DE2829891C2 - Drucktastenschalter - Google Patents
DrucktastenschalterInfo
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- DE2829891C2 DE2829891C2 DE19782829891 DE2829891A DE2829891C2 DE 2829891 C2 DE2829891 C2 DE 2829891C2 DE 19782829891 DE19782829891 DE 19782829891 DE 2829891 A DE2829891 A DE 2829891A DE 2829891 C2 DE2829891 C2 DE 2829891C2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
- H01H13/02—Details
- H01H13/26—Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members
- H01H13/36—Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members using flexing of blade springs
Landscapes
- Push-Button Switches (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Drucktastenschalter mit
einem Umschnappglied aus einer gewölbt eingespannten Folie aus elastischem Material, die durch zwei
zueinander parallele, nicht bis zum Rand reichende Schlitze in drei parallele durchgehende, an den Enden
durch Querstege miteinander verbundene Streifen unterteilt ist, bei der der mittlere Streifen durch einen
außerhalb des Wölbungsscheitels einwirkenden Tastenstößel zum Umschnappen gebracht werden kann,
wodurch elektrische Schaltmittel auf der vom Tastenstößel abgewandten Seite der Folie betätigt werden.
Solche Drucktastenschalter sind bereits bekannt (DE-AS 15 90 221); sie werden u. a. bei Tastenfeldern für
Telefonteilnehmerstationen verwendet
oftmals erwünscht ist stellt sicher, daß beim Niederdrücken der Taste an einem bestimmten Punkt des
Tastenweges die Kraft die dazu erforderlich ist die Taste weiter niederzudrücken, plötzlich wesentlich
vermindert ist, so daß sichergestellt ist, daß die Taste
vollkommen eingedrückt wird. Es wird dadurch auch
sichergestellt, daß bei diesem Durchdrücken das Risiko einer zu kurzen Verweilzeit beim betätigten Schalter
vermieden wird. Während des Niederdrückens der Taste wird bereits im Anfang der Bewegung eine
verhältnismäßig große Kraft benötigt, die gefolgt ist von einem rapiden Abfall auf ein Minimum, wonach ein
weiteres Niederdrücken ein langsames Ansteigen der Betätigungskraft ergibt, um ein vollständiges Eindrükken der Taste zu erzielen. Der Schnappvorgang hat den
Vorteil, daß er bei der Betätigung gut fühlbar ist, womit angezeigt wird, daß die Drucktaste richtig betätigt
wurde.
Der bekannte Drucktastenschalter hat einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau und seine Umschnappei-
genschaften sind sehr von den elastischen Eigenschaften des verspannten bieches abhängig. Das Umschnappglied ist dort in der Weise verspannt, daß die beiden
äußeren Streifen unterteilt und die Enden in Anschlußstücke mit gegeneinander versetzte Nuten eingespannt
sind. Der eine Quersteg des Bleches ist in einem Kipplager gelagert, wodurch sich nicht nur eine weitere
Komplizierung des Aufbaus ergibt, sondern die Umschnappwirkung durch die an den Lagerstellen
zusätzlich auftretenden Reibungskräfte beeinflußt wird.
v> Solche Reibungskräfte treten auch an den Lagerstellen
der Enden der äußeren Streifen in den Nuten des Anschlußstückes auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Drucktastenschalter der eingangs genannten Art den Aufbau
*5 wesentlich zu vereinfachen und die Umschnappeigenschaften konstanter zu machen. Diese Aufgabe wird
gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die beiden äußeren Streifen und die Querstege der ebenen Folie
auf ihrer ganzen Läi/ge zwischen zwei, an den einander
zugewandten Flächen mit einander entsprechenden Erhebungen und Vertiefungen versehenen Spannglieder
eingespannt sind, so daß sich eine im wesentlichen sinusförmige Wölbung der Folie mit zwei äußeren
Wellentälern und einem mittleren Wellenberg ergibt.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß nur noch der mittlere Streifen beweglich bleibt und es nur auf die
elastischen Eigenschaften des mittleren Streifens ankommt Bewegliche Lagerstellen, die eine Reibung
verursachen, sind vorteilhafterweise hier nicht vorhan
den. Auch sind die Seitenstreifen nicht unterteilt. Zur
Hefstellung und Einspännung des Bleches müssen lediglich die Schlitze ausgestanzt werden und das Blech
muß zwischen die Spannfeder eingelegt werden, worauf diese zusammengedrückt werden. Eine weitere
Vereinfachung ergibt sich dadurch, daß das eine Spannglied gleichzeitig zur Führung des Tastenstößels
verwendet werden kann.
Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.
Fig. I zeigt eine Seitenansicht der Spannglieder mit
dem dazwischen angeordneten elastischen Material.
F i g. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Schalters der beschriebenen Art ohne den Tastenstößel.
Fig.3 zeigt schematisch verschiedene Lagen des Tastenstößels während der Betätigung eines Schalters
der beschriebenen Art
F i g. 4 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Tastenfeldes mit Schaltern der beschriebenen Art.
F i g. 5 zeigt eine Seitenansicht des Kontaktmechanismus bei dem Tastenfeld nach F i g. 4.
Zur Herstellung des Streifens, der das bewegliche
Element des Schalters bildet, werden zwei parallele Schlitze 1 und 2, wie in Fig.2 dargestellt, in ein Blech
oder eine Folie 3 aus elastischem Material eingeschnitten und das Material wird dadurch gebogen, daß es
zwischen die beiden Spannglieder 4 und 5 nach den F i g. 1 oder 2 eingeklemmt wird. Wie aus den Figuren
entnommen werden kann, sind die beiden Klemmflächen der Spannglieder im wesentlichen sinusförmig
gewölbt, so daß das Blech 3 eine Form annimmt, wie sie
in F i g. 2 dargestellt ist
Die beiden Schlitze 1 und 2 definieren den Streifen 6, dessen beide Enden zwischen den Spanngliedern 4 und 5
eingeklemmt sind, die oberhalb und unterhalb dieses Streifens Ausnehmungen besitzen. Der Streifen kann
sich daher unabhängig von den seitlichen Teilen des Bleches bewegen.
Zur Betätigung des Schalters wird der Streifen 6 Jo durch einen Tastenstößel 7 gebogen, dessen Schaft
außerhalb des Scheitels der Wölbung des Streifens 6 einwirkt, vorzugsweise in einem Drittel der Distanz
zwischen den beiden Vertiefungen der Wölbung.
In Fig.3 sind drei verschiedene Zustände bei der
Betätigung der Vorrichtung dargestellt. In Fig.3a ist
die Ausgangsposition dargestellt, bei der der Tastenstößel 7 oberhalb des Streifens 6 angeordnet ist, während
eine Grundplatte 8 unterhalb des Streifens 6 angeordnet ist, die bei «:inem Telefonapparat beispielsweise eine
gedruckte Schaltung trägt Wenn der Tastenstößel, wie in F i g. 3b dargestellt ist, niedergedrückt wird, verformt
sich der Streifen und erzeugt eine schnell ansteigende Rückstellkraft auf den Tastenstößel. Beim Niederdrükken
wird dann ein Punkt erreicht, bei dem die nach oben gerichtete Wölbung des Materials des Streifens
plötzlich nach unten umschnappt, wobei die auf den Tastenstößel einwirkende Rückkstellkraft plötzlich
abfällt. Die Wölbung ist nun gegen die Grundplatte 8 hin gerichtet und eine weiter·? Bewegung des Tastenstößels so
verform! den Rest des Streifens mit langsam ansteigender
RücksHlkraft so weit, bis er an der Grundplatte anliegt. Während der restlichen Bewegung des Tastenstößels
bleibt der Streifen weiter in Kontakt mit der Grundplatte, wodurch sich die gewünschte Steuerwirkung
ergibt
Beim Aufhören des Druckes auf den Tastenstößel kehrt der Streifen 6 in seine Ausgangsposition zurück
und schiebt damit den Tastenstößel auch wieder in seine Ausgangsposition. Die Rückwärtsbewegung kann durch
eine Feder unterstützt werden, beispielsweise eine Schraubenfeder, die auf dem Schaft des Tastenstößels 7
angeordnet ist und mit zwei festen Anschlägen zusammenwirkt
Bei der oben beschriebenen Anordnung sind die Schlitze 1 und 2 parallel zueinander. Diese Schlitze
können jedoch auch eine rindere Form und Lage haben. So kann durch geeignete Formgebung der Schlitze
erreicht werden, daß der Schaltvorgang bei einem bestimmten Punkt beginnt und in bestimmter Weise
verläuft. Dies kann durch einige einfache Versuche ermittelt werden.
Die beschriebenen Schalter haben einen gewissen Grad von Hysterese bei ihrer Schaltbewegung, wie dies
aus F i g. 3 und ebenfalls aus F i g. 5 ersichtlich ist, auf welche später Bezug genommen wird.
In Fi g. 4 ist in Explosionsdarstellung schematisch ein
Tastenfeld für Telefonapparate dargestellt, bei dem Schalter der beschriebenen Art verwendet werden.
Hierbei ist die Anordnung umgekehrt, wie bei den vorhergehenden Figuren, wobei bei 10 ein typischer
Tastenstößel für ein solches Tastenfeld dargestellt ist. Dieser Tastenstößel hat eine Betätigungskante, wie aus
der Figur ersichtlich ist, welche mit dem gewölbten Teil des Streifens zusammenwirkt Die Tasten werden in
einem rechteckigen Loch des Grundteiles 11 gehalten, das mit einem Spannteil 12 als Spannglied wirkt. Für
jede Reihe von Tasten bilden diese Spannglieder eine Sinuswelle oder eine andere geebnete Form. Die
Betätigungsstreifen für die Schalter s.nd aus einem einzigen Blech oder einer Folie 13 gebildet, welche aus
einem dünnen elastischen Material bestehen, dessen Eigenschaften so gewählt sind, daß der geeignete
Umsch.iappeffekt erzielt wird.
Schließlich ist noch eine Grundplatte 14 vorgesehen, weiche als gedruckte Schaltungsplatte ausgebildet ist
und Kontakte sowie die zugehörigen Anschlußstreifen trägt Diese Grundplatte kann auch noch weitere
Schaltungselemente tragen. Die Grundplatte und die anderen Teile werden aufeinandergeschichtet, wobei
durch die Löcher 15 geeignete Verbindungsstifte 16 gesteckt werden.
In Fig.5 ist ein Kentaktmechanismus in drei
verschiedenen Zuständen dargestellt, und zwar in Fig.5a im Ausgangszustand, in Fig.5b zur Hälfte
betätigt und in Fig.5c ganz betätigt. Die Betätigungskraft wirkt bei 20 auf den gewölbten Streifen ein, der aus
einem flexiblen Träger bestehen kann, der Kentakte in Form einer gedruckten Schaltung hat, welche mit
Kontakten auf der Grundplatte 21 zusammenarbeiten.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Ausbildung der Spannglieder sinusförmig, jedoch
können die klemmenden Oberflächen auch andere Formen haben, solange das umgebende Material des
Bleches durch das Einspannen relativ zum mittleren Teil verkürzt ist. Die sinusförmige Ausbildung ist jedoch
besonders für die Herstellung geeignet.
Der Winkel, in der eine Blattfeder bildende Streifen die Spannglieder in einer nach innen gerichteten
Richtung verläßt, wie dies aus Fig.5 erkennbar ist, ist
wichtig, da hiervon der Rückstellmechanismus abhängt V.'enn die Feder aus den Spanngliedern ohne Winkel
bezüglich der Grundplatte herausragt, so bestehe die Gefahr, daß die Blattfeder bistabil ist, so daß sie nach
der Betätigung in der umgeschnappten Position verbleibt. In diesem Falle ist eine zusätzliche Rückstellfeder,
wie dies oben erwähnt wurde, bei normaler Anwendung, wie beispielsweise in Telefonteilnehmerstationen,
erforderlich.
Der Winkel der Feder am anderen Ende, ir* F i g. 5 auf
der linken Seite, ist weniger kritisch und dort soll die Feder normalerweise in neutraler Lage eingespannt
sein. Die richtigei. Einspannwinkel können durch wenige einfache Versuche festgestellt werden. Durch
richtige Wahl der Einspannwinkel erübrigt sich die Verwendung einer Rückstellfeder.
Die Schaltmittel können verschiedene Können haben. Wenn beispielsweise die folie aus metallischem
Material besteht, so kann sie als der eine Kontakt eines Schalters dienen, während der andere ein Teil der
gedruckten Schaltung auf der Grundplatte ist. Zwei Kontakte können erhalten werden, wenn der Streifen
teilweise durch einen Schlitz aufgetrennt ist. wie die', in
F i g. 4 dargestellt ist, so daß sich zwei Kontakt/.oneii mit einem gewissen Grad von Unabhängigkeit voneinander
ergeben. Die Folie kann aber auch aus geeignetem Kunststoffmaterial bestehen, auf dem elektrisch leitenden
Streifen oder Flächen angebracht sind. Hierbei kann jedes Paar von Schleifkontakten von dem anderen
isoliert sein, wenn sie in F-'orm eines Tastenfeldes
angeordnet sind.
Es können auch verschiedene Kolien dazu verwendet werden, eine Änderung der elektrischen Kapazität /.u
erzielen, wenn sich der Streifen der festen Grundplatte
nähert, welche wieder aus einer gedruckten Schaltungsplatte bestehen kann.
Es können auch elektrische Impulse dadurch erzeugt werden, daß die Folie aus einem piezoelektrischen
Material besteht, das beim Umschnappen einen Spannungsimpuls erzeugt.
Schließlich kann die Anordnung auch dazu verwendet werden, allein den Umschnappeffekt zu erzeugen, wobei
die Schaltmittel vollkommen getrennt angeordnet sind.
Die betätigten Schaltmittel bestehen zwar üblicher
weise aus elektrischen Kontakten, jedoch muß dies nicht stets der Fall sein. Der Begriff »elektrische Schaltmittel«
soll auch andere Mittel umfassen, mit denen direkt oder indirekt ein zugehöriger elektrischer Schaltkreis gesteuert
werden kann. Eine mögliche Anordnung ohne Verwendung von elektromechanischen Mitteln ist ein
elektrooptischer Koppler, dessen Lichtstrahl durch die Bewegung des Streifens unterbrochen oder dessen
Unterbrechung durch die Bewegung des gebogenen Streifens aufgehoben wird, indem beispielsweise an dem
Streifen eine abgebogene Fahne vorgesehen ist, mittels der entweder der Lichtstrahl unterbrochen oder
freigegeben wird.
Es soll im folgenden die Hysteresewirkung und ihre Beziehung zur Wirkungsweise des beschriebenen
Drucktastenschalters betrachtet werden.
Es gibt zwei verschiedene getrennte Aspekte bei jedem Umschnappvorgang des Schalters. Der erste
Aspekt ist die Umschnappwirkung selbst, welche bei der
Betätigung des Schalters fühlbar wird. Doch dies kann nicht allein sicherstellen, daß der Schaltvorgang in
vollem Malie abläuft, weil dadurch nur ein Schnappfedereffekt
ohne Hysterese eintritt, während keine Rückstellkraft mehr vorhanden ist. Es wird also eine
'■> Hysteresewirkung benötigt, die sicherstellt, daß dann,
wenn der Kontakt geschlossen ist, und der Tastenstößel entfernt wird, nach einer gewissen Rückwärtsbewegung
der Kontakt wieder öffnet.
Eine perfekte Wirkungsweise ist möglich durch
in Einführen eines Hystereseeffektes beim Umschnappen.
so daß die Kraft-Weg-Kennlinie bei der Betätigung anders vorlauft als bei der Rückführung des Tastcnstö-UeIs.
Auf diese Weise kann die Betätigungskurve der Linie mit der Rückstellkraft Null zwischen dun beiden
π Endpunkten des Weges überkreuzen und die Rückkehr
kurve kann verschiedene Formen annehmen, solange sie oberhalb der Linie für die Rückstellkraft Null bleibt
Die kombination der Hysteresewirkiing mit dom
fühlbaren Umschnappen des Tastenstößels gibt ι ine
.'(> ausgezeichnete ökonomische Schaltwirkung.
Die Vorteile des beschriebenen Drucktastenschalters lassen sich wie folgt zusammenfassen:
1. Umschnappwirkung durch eine einzige Folie, die
ursprünglich flach ist und die gewölbt wird durch
ιί Einspannen zwischen zwei geeignet geformte
Platten.
2. Wenn eine Reihe von Schaltern der beschriebenen Art verwendet wird, verläuft die Umschnappwirkung
von allen Schaltern unabhängig voneinander.
)<> wobei nur wenige Teile verwendet werden und der
Aufbau der Teile sehr einfach ist.
3. Die elastische Folie ist flach und benötigt keinen Arbeitsgang zur Verformung.
4. Die Folie wird in der erforderlichen Form durch '■>
zwei Spannglieder gehalten, die aus Kunststoffteilen
bestehen können. Dadurch wird eine beständigere und genauere Verspannung erzielt als durch
eine dauernde Verformung der Folie selbst.
5. Das Umschnappen der Wölbung in der Folie 4" erfolgt sehr schnell, so daß es ideal für die
Verwendung in einem Schalter ist. da eine langsame Bewegung unmöglich ist.
6. Der zeitliche Verlauf des Schaltvorganges und des Umschnappvorganges sind durch die äußere Form
i=> fesi vorgegeben und sind ideal, da der Schaltvorgang
zusammenfällt mit dem Minimum der Kraft-Weg-Kurve.
Hierzu 3 Blatt Zeichnuncen
Claims (6)
1. Druckuistenschalter mit einem Umschnappglied aus einer gewölbt eingespannten Folie aus
elastischem Material, die durch zwei zueinander parallele, nicht bis zum Rand reichende Schlitze in
drei parallele durchgehende, an den Enden durch Querstege miteinander verbundene Streifen unterteilt ist, bei der der mittlere Streifen durch einen
außerhalb des Wölbungsscheitels einwirkenden Tastenstößel zum Umschnappen gebracht werden
kann, wodurch elektrische Schaltmittel auf der vom Tastenstößel abgewandten Seite der Folie betätigt
werden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Streifen und die Querstege der
ebenen Folie (3) auf ihrer ganzen Länge zwischen zwei, an den einander zugewandten Flächen mit
einander entsprechenden Erhebungen und Vertiefungen versehenen Spannglieder (4, 5) eingespnnnt
sind, so daß sich eine im wesentlichen sinusförmige Wölbung dci- Folie (3) mit zwei äußeren Wellentälern und einem mittleren Wellenberg ergibt
2. Drucktastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausnehmung in einem
Spannglied (4) zur Führung des Tastenstößeli (7) dient.
3. Drucktastenschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer
moiiostabilen Schnappwirkung die Querstege derart
in die Spannglieder (4, 5) eingespannt sind, daß der mittlere Streifen (6) mindestens an dem näher am
Tastenstößel \7) liegenden Ende einen zum Tastenstößel (7) hin gerichteUn Wiri.el mit der Haupterstreckungsebene der Spannglieder (4,5) bildet
4. Drucktastenschalter nach inem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb
des mittleren Streifens (6) zwei Festkontakte so angeordnet sind, daß sie durch den iimgeschnappten
Streifen überbrückt werden.
5. Tastenfeld mit mehreren in Reihen und Spalten angeordneten Drucktastenschaltern nach einem der
Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige mit je zwei Schlitzen pro Schalter unterteilte
Folie (13) vorgesehen ist, die zwischen zwei, allen Schaltern gemeinsamen Spanngliedern (11, 12) so
verspannt ist, daß lediglich die zwischen jeweils zwei Schlitzen angeordneten mittleren Streifen beweglich sind und daß die Tastenstößel (10) in
Ausnehmungen des einen Spanngliedes (11) verschiebbar gelagert sind.
6. Tastenfeld nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht die Tastenstößei (10)
führende Spannglied (12) mit seiner ebenen Seite auf einer Grundplatte (14) angeordnet ist, die Festkontakte in Form einer gedruckten Schaltung trägt und
daß die Spannglieder (12, 13) mit der Grundplatte (14) durch Verbindungsmittel (16) zusammengehalten sind.
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- 1978-07-18 BR BR7804623A patent/BR7804623A/pt unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
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AU3777678A (en) | 1980-01-10 |
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GB1580958A (en) | 1980-12-10 |
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