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EP 0 392 973 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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23.02.1994 Patentblatt 1994/08 |
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Anmeldetag: 07.03.1990 |
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Drucktaste an Leiterplatte
Push button on printed circuit board
Bouton-poussoir sur carte à circuit imprimé
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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CH DE FR IT LI NL |
(30) |
Priorität: |
10.04.1989 CH 1344/89
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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17.10.1990 Patentblatt 1990/42 |
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Patentinhaber: GEBRÜDER SULZER AKTIENGESELLSCHAFT |
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CH-8401 Winterthur (CH) |
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Erfinder: |
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- Rothlin, Peter
CH-8400 Winterthur (CH)
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Entgegenhaltungen: :
DE-A- 3 145 434 US-A- 2 415 448
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DE-A- 3 226 008
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Drucktaste an Leiterplatten mit einer elektrisch
leitenden Schnappscheibe, die in einer Aussparung einer Distanzschicht zwischen einer
Abdeckfolie und der mit Leiterbahnen beschichteten Leiterplatte eingebettet ist.
[0002] Derartige Drucktasten mit Schnappscheiben sind als Folientastatur mit Druckpunkt
in der DE-A-31 45 434 beschrieben. Es handelt sich um Schliesser, die bei mechanischer
Betätigung einen elektischen Stromkreis kurzschliessen. Im weiteren zeigt die FR-A-2
447 598 verschiedende Formen von Foliendrucktasten, bei denen die zum Teil bewegten
Leiterbahnen auf deformierbaren Folien aufgebracht sind, und vermittelt das Prinzip
eines Oeffners in Form einer einseitig eingespannten Biegefeder, die durch eine mit
einer Leiterbahn beschichtete Folie hindurch von ihrer Auflage auf dieser Leiterbahn
abgehoben wird.
[0003] Unterbrechertasten haben die Aufgabe, aus Sicherheitsgründen Stromkreise direkt wirkend
zu unterbrechen. Sie müssen sich durch hohe Lebensdauer und Betriebssicherheit auszeichnen
und dürfen keine Fehlschaltungen wegen Stössen und Vibrationen hervorrufen. Sie sind
fast immer direkt neben schliessenden Drucktasten eingesetzt. Obwohl Drucktasten als
Schliesser seit einigen Jahren bei Folientastaturen angewendet werden, gibt es kaum
gleichwertige Ausführungen für Oeffner. Die Erfindung hat daher die Aufgabe, einen
zu schliessenden Drucktasten gleichwertigen oder besseren Oeffner für Folientastaturen
zu schaffen.
[0004] Gemäss der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, indem die Schnappscheibe zueinander
versetzte Kontaktlappen und Zuglappen aufweist, indem die Zuglappen unter Zugspannung
zur Schnappscheibe an der Leiterplatte verankert sind und indem die Kontaktlappen
ein elastisches Joch bilden, im unbetätigten Zustand nur auf den Leiterbahnen aufliegen
und jeweils zwischen der Kontaktfläche und dem Schnappscheibenteller ein zur Leiterplatte
gekrümmtes Abstützknie aufweisen, das sich beim Hinunterpressen der Schnappscheibe
auf der Leiterplatte abstützt und die mechanische Widerstandskraft vergrössert, wobei
der Bereich zwischen Abstützknie und Scheibenteller elastisch einfedert, das ursprünglich
zum Kontakt hin vorgespannte Knie auf der Leiterplatte gleitend eine Schwenkbewegung
vollzieht und das Ende des Kontaktlappens mit seiner Kontaktfläche von der Leiterbahn
abhebt.
[0005] Weitere Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass nur durch die unerschiedliche
Anordnung der Leiterbahnen und durch die unterschiedlich gestalteten Schnappscheiben
die Fertigung von Oeffnern und Schliessern an einer Leiterplatte im Verbund ermöglicht
ist und dass dem Benutzer die gleiche taktile Rückmeldung für die Ausführung der Funktion
durch Ueberschreiten eines Druckpunktes vermittelt wird.
[0006] Im folgenden wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Es zeigen:
- Fig. 1
- einen perspektivischen Ausschnitt aus einer Leiterplatte mit einer als Oeffner ausgebildeten
Drucktaste und
- Fig. 2
- eine graphische Darstellung für die Abhängigkeit der Betätigungskraft und des Kontaktdruckes
einer Oeffnerdrucktaste vom Deformationsweg der Schnappscheibe.
[0007] In den Figuren ist eine Drucktaste an einer Leiterplatte 1 mit einer elektrisch leitenden
Schnappscheibe 4, die in einer Aussparung einer Distanzschicht 2 zwischen einer Abdeckfolie
3 und der mit Leiterbahnen 7 beschichteten Leiterplatte 1 eingebettet ist, gezeigt.
Erfindungsgemäss weist die Schnappscheibe 4 zueinander versetzte Kontaktlappen 5 und
Zuglappen 6 auf, sind die Zuglappen unter Zugspannung zur Schnappscheibe 4 an der
Leiterplatte 1 verankert und bilden die Kontaktlappen ein elastisches Joch. Die Kontaktlappen
5 liegen im unbetätigten Zustand unter Vorspannung auf den Leiterbahnen 7 auf und
besitzen zwischen der Kontaktfläche 8 und dem Scheibenteller 10 ein zur Leiterplatte
1 gekrümmtes Abstützknie 9. Beim Hinunterpressen der Schnappscheibe 4 in der Betätigungsrichtung
d wächst zunächst in einem Bereich 1 die notwendige Betätigungskraft Fa und die Kontaktkraft
Fc, bis das Abstützknie 9 sich auf der Leiterplatte 1 abstützt. Durch die verkürzte
Hebelwirkung zwischen Abstützknie 9 und Scheibenteller 10 steigt die notwendige Betätigungskraft
in einem Bereich II steiler an, wobei der Bereich zwischen Abstützknie 9 und Scheibenteller
10 elastisch einfedert, das ursprünglich von der Kontaktfläche 8 her vorgespannte
Knie auf der Leiterplatte gleitend eine Schwenkbewegung vollzieht und sich die Kontaktkraft
Fc bis zum Abheben der Kontaktfläche 8 von der Leiterbahn 7 verringert. Die federnden
Elemente sind so dimensioniert und mit der Höhe der Leiterbahn 7 im Bereich der Kontaktfläche
8 abgestimmt, dass die Kontaktflächen 8 spätestens mit dem Erreichen des Scheitelwertes
für die Betätigungskraft Fa abheben.
[0008] Im Bereich III sinkt die Betätigungskraft Fa zunächst mit fortschreitender Deformation
in Betätigungsrichtung d bis auch der Schnappscheibenteller auf der Leiterplatte aufsitzt
und wesentlich grösseren Widerstand entgegensetzt, der die übrigen Schnappscheibenbereiche
vor Ueberbeanspruchung schützt. Die Kontaktkraft Fa im unbetätigten Zustand hängt
von der Vorspannung der Zuglappen 6 ab, die einerseits die Schnappscheibe zentrieren
und andererseits in einer bevorzugten Ausführung durch Ausnehmungen 11 in der Leiterplatte
1 geführt und mit vorstehenden Abbiegungen auf der Rückseite der Leiterplatte 1 verklinkt
sind. Weitere Befestigungsmöglichkeiten resp. Widerlager ergeben sich durch Umgiessen,
Ankleben oder Anpressen der Zuglappen. Das Spiel zwischen Schnappscheibe 4 und Abdeckfolie
3 wird einmal bei negativem Spiel, d.h. Ueberlappung, zur Erhöhung der Kontaktkraft
Fc im unbetätigten Zustand verwendet und dient zum anderen bei positivem Spiel der
Zentrierung des Betätigungsfingers. Eine bevorzugte Anwendung für die beschriebenen
Unterbrechertasten besteht in Gasbetankungsgeräten für Kraftfahrzeuge.
1. Drucktaste an Leiterplatten (1) mit einer elektrisch leitenden Schnappscheibe (4),
die in einer Aussparung einer Distanzschicht (2) zwischen einer Abdeckfolie (3) und
der mit Leiterbahnen (7) beschichteten Leiterplatte (1) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Schnappscheibe (4) zueinander versetzte Kontaktlappen (5) und Zuglappen (6)
aufweist, dass die Zuglappen (6) unter Zugspannung zur Schnappscheibe (4) an der Leiterplatte
(1) verankert sind, und dass die Kontaktlappen ein elastisches Joch bilden, im unbetätigten
Zustand nur auf den Leiterbahnen (7) aufliegen und jeweils zwischen der Kontaktfläche
(8) und dem Schnappscheibenteller (10) ein zur Leiterplatte (1) gekrümmtes Abstützknie
(9) aufweisen, das sich beim Hinunterpressen der Schnappscheibe (4) auf der Leiterplatte
(1) abstützt und die mechanische Widerstandskraft vergrössert, wobei der Bereich zwischen
Abstützknie (9) und Scheibenteller (10) elastisch einfedert, das ursprünglich zum
Kontakt hin vorgespannte Knie auf der Leiterplatte gleitend eine Schwenkbewegung vollzieht
und das Ende des Kontaktlappens (5) mit seiner Kontaktfläche (8) von der Leiterbahn
(7) abhebt.
2. Drucktaste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuglappen (6) die Schnappscheibe
auf der Leiterplatte positionieren.
3. Drucktaste nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerlager für
die Zuglappen (6) gebildet ist, indem die Zuglappen (6) durch eine Ausnehmung (11)
in der Leiterplatte (1) geführt sind und sich durch vorstehende Abbiegungen (12) auf
der Rückseite der Leiterplatte verklinken.
4. Drucktaste nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Widerlager an der Leiterplatte
(1) für Zuglappen (6) durch Umgiessen, Kleben oder Anpressen gebildet sind.
5. Drucktaste nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Angreifen
der Betätigungskraft (Fa) im Bereich des Schnappscheibentellers (10) mindestens ein
Kontaktlappen (5) mit seiner Kontaktfläche (8) von der Leiterbahn (6) abhebt.
6. Drucktaste nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungskraft
(Fa) nach dem Ueberschreiten eines Scheitelwertes spürbar abfällt bis der Schnappscheibenteller
(10) auf der Leiterplatte (1) aufliegt und mit seiner wesentlich grösseren Steifigkeit
Kontaktlappen (5) und Zuglappen (6) vor unzulässigen Deformationen schützt.
7. Drucktaste nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass spätestens
mit dem Erreichen des Scheitelwertes für die Betätigungskraft (Fa) die Kontaktkraft
(Fc) auf Null zurückgeht und die Kontaktlappen (5) mit ihrer Kontaktfläche (8) von
den Leiterbahnen (7) abheben.
8. Drucktaste nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abheben
der Kontaktflächen (8) von den Leiterbahnen (7) vor dem Erreichen des Scheitelwertes
durch Verändern der Höhe der Leiterbahn (7) gegenüber der Leiterplatte (1) im Bereich
der Kontaktfläche (8) einstellbar ist.
9. Drucktaste nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckfolie
(3) durch eine vorstehende Schnappscheibe (4) in nicht betätigtem Zustand vorgespannt
ist und zur Bildung der Kontaktkraft (Fc) beiträgt.
10. Drucktaste nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Elastizität
und Abstand der Abdeckfolie (3) so mit der Höhe und dem Durchmesser der Schappscheibe
abgestimmt sind, dass ein menschlicher Betätigungsfinger zwangsweise zum Schnappscheibenteller
hin abrollt.
11. Gasbetankungsgerät zum Betanken von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass
das Gerät Stromkreise aufweist, die mittels Unterbrechertasten nach den Ansprüchen
1 bis 10 unterbrechbar sind.
1. A key for printed circuit boards (1), the key comprising an electrically conductive
snap disc (4) embedded in a recess in a spacer layer (2) disposed between a cover
foil (3) and the board (1), the same being coated with printed conductors (7), characterised
in that the snap disc (4) has contact tabs (5) and, offset therefrom, tension tabs
(6), the tension tabs (6) are fixed to the board (1) with tension relatively to the
snap disc (4) and the contact tabs (5) form a resilient yoke, are supported in the
inopertaive state only on the printed conductors (7) and have each between the contact
surface (8) and the snap disc bulge (10̸) a set (9) which is curved towards the printed
board (1), bears thereon when the snap disc (4) is depressed and increases the mechanical
force opposing such depression, the zone between the set (9) and the bulge (10̸) deflecting
resiliently while the set (9), which was originally biased towards the contact, pivots
on the board (1) with a sliding momvement and disengages the contact surface at the
end of the contact tab (8) from the printed conductor (7).
2. A key according to claim 1, characterised in that the tension tabs (6) locate the
snap disc on the board (1).
3. A key according to claims 1 and 2, characterised in that an abutment for the tension
tabs (6) is formed by the same extending through a recess (11) in the board (1) end
catching on the back thereof by way of projecting bent parts (12).
4. A key according to claims 1 and 2, characterised in that abutments are formed on the
board (1) for tension tabs (6) by potting or sticking or pressing-on.
5. A key according to any of claims 1 - 4 characterised in that when the activating force
(Fa) is applied in the region of the bulge (10̸) at least one contact tab (5) disengages
its contact surface (8) from the printed conductor (7).
6. A key according to any of claims 1 - 5, characterised in that after overshooting a
peak value the actuating force (Fa) decreases appreciably until the bulge (10̸) is
resting on the board (1) and by virtue of its considerably greater rigidity protects
the contact tabs (5) and tension tabs (6) against excessive deformations.
7. A key according to any of claims 1 - 6, characterised in that at the latest when the
actuating force (Fa) reaches its peak value the contact force (Fc) drops to zero and
the contact tabs (6) disengage their contact surface (8) from the conductors (7).
8. A key according to any of claims 1 - 7, characterised in that disengagement of the
contact surfaces (8) from the conductors (7) before the peak value is reached can
be varied by varying the height of the conductor (7) above the board (1) near the
contact surface (8).
9. A key according to any of claims 1 - 8, characterised in that in the normal state
of the cover foil (3) is biased by a projecting snap disc (4) and helps to produce
the contact force (Fc).
10. A key according to any of claims 1 - 8, characterised in that the resilience and distance
of the cover foil (3) are so adapted to the height and diameter of the snap disc (4)
that a human actuating finger automatically rolls towards the bulge (10̸).
11. An apparatus for filling the tanks of motor vehicles with gas, characterised in that
the apparatus has circuits which are interruptable by means of opener keys according
to claims 1 - 10.
1. Touche de plaques de circuits imprimés (1) comportant un disque à déclic (4) électriquement
conducteur qui est noyé dans un évidement d'une couche d'écartement (2) entre une
feuille de couverture (3) et la plaque de circuits imprimés (1) recouverte de tracés
conducteurs (7), caractérisée en ce que le disque à déclic (4) comporte des pattes
de contact (5) et des pattes de traction (6) décalées les une par rapport aux autres,
en ce que les pattes de traction (6) sont ancrées sur la plaque de circuits imprimés
(1), sous traction par rapport au disque à déclic (4) et en ce que les pattes de contact
forment un pont élastique, reposent à l'état non actionné uniquement sur les tracés
conducteurs (7) et présentent, entre la surface de contact (8) et le plateau du disque
à déclic (10), un coude d'appui (9), courbé vers la plaque de circuits imprimés (1),
qui prend appui sur la plaque de circuits imprimés (1) lorsque le disque à déclic
(4) est pressé vers le bas et augmente la force de résistance mécanique, la zone comprise
entre le coude d'appui (9) et le plateau du disque (10) formant ressort, le coude
à l'origine précontraint vers le contact exécutant un mouvement de pivotement en glissant
sur la plaque de circuits imprimés et l'extrémité de la patte de contact (5) se soulevant
avec sa surface de contact (8) du tracé conducteur (7).
2. Touche selon la revendication 1, caractérisée en ce que les pattes de traction (6)
positionnent le disque à déclic sur la plaque de circuits imprimés.
3. Touche selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'une butée est formée
pour les pattes de traction (6), en ce que ces dernières sont guidées par un évidement
(11) pratiqué dans la plaque de circuits imprimés (1) et s'accrochent sur la face
arrière de la plaque de circuits imprimés, par des parties repliées (12) saillantes.
4. Touche selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que des butées sont formées
sur la plaque de circuits imprimés (1) pour des pattes de traction (6), par enrobage
par coulée, collage ou pressage.
5. Touche selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lorsque la force
d'actionnement (Fa) agit dans la zone du plateau du disque à déclic (10), une patte
de contact (5) au moins se soulève avec sa surface de contact (8) du tracé conducteur
(6).
6. Touche selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la force d'actionnement
(Fa), après avoir dépassé une valeur de pointe, diminue de façon sensible jusqu'à
ce que le plateau (10) du disque à déclic repose sur la plaque de circuits imprimés
(1) et protège, par sa rigidité nettement plus grande, les pattes de contact (5) et
les pattes de traction (6) contre des déformations trop importantes.
7. Touche selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'au plus tard lorsque
la valeur de pointe de la force d'actionnement (Fa) est atteinte, la force de contact
(Fc) s'annule et les pattes de contact (5) se soulèvent, avec leur surface de contact
(8), des tracés conducteurs (7).
8. Touche selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le soulèvement
des surfaces de contact (8) par rapport aux tracés conducteurs (7), avant que ne soit
atteinte la valeur de pointe, est réglable par modification de la hauteur du tracé
conducteur (7) par rapport à la plaque de circuits imprimés (1), dans la zone de la
surface de contact (8).
9. Touche selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la feuille de
couverture (3) est précontrainte par un disque à déclic (4) saillant, à l'état non
actionné, et contribue à former la force de contact (Fc).
10. Touche selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'élasticité et
la distance de la feuille de couverture (3) sont adaptées à la hauteur et au diamètre
du disque à déclic, de manière que le doigt d'actionnement d'une personne roule obligatoirement
vers le plateau du disque à déclic.
11. Distributeur de gaz pour le ravitaillement de véhicules automobiles, caractérisé en
ce que le distributeur comporte des circuits électriques qui peuvent être interrompus
au moyen de touches de rupture selon les revendications 1 à 10.