DE1437455A1 - Kontaktfederloses Schaltmittel zur manuellen Erzeugung elektrischer Schaltvorgänge in Fernmeldeanlagen, insbesondere Fernsprechteilnehmeranlagen - Google Patents

Description

	DEUTSCHLAND	Int. Cl.:	HOIh
BUNDESREPUBLIK	!jS^ PATENTAMT		H 04m
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Deutsche Kl.: 21 a2-27/05

Offenlegungsschrift 1437455

. Aktenzeichen: P 14 37 455.1 (S 92 020 VIIIa/21a2) Anmeldetag: 13. Juli 1964

Offenlegungstag: 17. Oktober 1968

Ausstellungspriorität: —

Unionspriorität

Datum: —

Land: —

Aktenzeichen: —

Bezeichnung:

Zusatz zu: Ausscheidung aus: Anmelder;

Kontaktfederloses Schaltmittel zur manuellen Erzeugung elektrischer Schaltvorgänge in Fernmeldeanlagen, insbesondere Fernsprechteilnehmeranlagen

Siemens AG, Berlin und München, 8000 München

Vertreter:

Als Erfinder benannt: Paul, Walter, 8000 München; Adam, Adolf, 8031 Ailing;

Bremberger, Max, 8000 München

Benachrichtigung gemäß Art. 7 § 1 Abs. 2 Nr. 1 d. Ges. v. 4.9.1967 (BGBl. I S. 960): 26. 1. 196S

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SIEHMS'-AKEtMGESEtISCHAFT München, den 2 5. JULI 1H 6

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Kontaktfederloses Schaltmittel zur manuellen Erzeugung elektrischer Schaltvorgänge in Fernmeldeanlagen, insbesondere Fernsprechteilnehmeranlagen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein kontaktfederloses Schaltmittel zur manuellen Erzeugung elektrischer Schaltrorgänge in Fernmeldeanlagen, insbesondere Drucktasten für Tastaturen in Fernsprechteilnehmeranlagen.

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Unterfaden (ΑΛ7|1Λ»».2Ντ.1 Satz3 desAnderanfl8gö#.v.4,9.19§ZI

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Die Erfindung bezweckt ein solches Schaltinittel derart;. auszubilden, daß es wie eine normale, Kontaktfedern ■ steuernde Taste betätigbar ist und eine möglichst geringe Flächenausdehnung senkrecht zur Betätigungarichtung aufweist.

Bei den bekannten elektrischen Steuerungen für Aufzüge, Werkzeugmaschinen und dergleichen werden kontaktlose Schaltmittel in Form von Berührungskondensatoren verwendet, welche bei Berührung von Hand oder bei Annäherung derselben elektrische Paten eines die Steuermittel aufnehmenden Stromkreises ändern und damit Schaltvorgänge auslösen.

Es wurde bereits vorgesehlagen, derartige Berührungskondensatoren zur manuellen Erzeugung elektrischer Schaltvorgänge in Fernsprechanlagen zu verwenden.

Gemäß einem anderen Vorschlag werden anstelle von auf Kontaktfedern v/irkenden lasten für Tastaturen photoelektrische Lichtstrahlen verwendet, welche von Hand unterbrochen werden, um das gewünschte Schaltkriterium zu erzeugen.

Der Anwendung dieser vorgeschlagenen, an sich vorteilhaften

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S_chaltinittel steht aber die Tatsache hindert im Wege, daß diese Schaltmittel Bauelemente darstellen, welche anders reagieren, als die gewohnten normalen Tasten, welche auf einen Fingerdruck nachgeben und sich bio zu einem Endanschlag bewegen.

Nun ie1} auch schon vorgeschlagen worden, drucktastenähnlich arbeitende Schaltraittel zu verwenden, welche, statt auf die üblichen Kontaktfedern zu wirken, unmittelbar einen Schaltdraht auf einen anderen aufdrücken. Doch erfordert diese Konstruktion- eine entsprechende besondere Führung und Ausgestaltung der Verdrahtung bei dem zu beeinflussenden Stromkreis.

Um nun ein kontaktfederloses Schaltraittel zu schaffen, bei welchem die Schaltdrähte wie an übliche, auf Kontaktfedern wirkende Tasten angeschlossen werden können und bei welchem gleichzeitig das von dem Bedienenden zu betätigende Betätigungselement wie ein üblicher Tastenknopf, Kipphebel oder Drehknebel wirkt, wird auf elektrische "Bauelemente zurückgegriffen, bei welchen durch Änderung eines auf sie ausgeübten mechanischen Druckes die elektrischen Daten geändert werden und wie sie ^ form ,von piezoelektrischen Widerotänden bei elektroakusti- ~!

h Wandlern und elektranagnetischen Relais bereits Anwendung dfn. Diese auf mechanische Belastungen reagierende H^.&leiter■

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sind aber sehr empfindlich gegenüber einer Überbeanapruchung, welche gerade bei einer manuellen Betätigung auftreten kann.

Gemäß der Erfindung werden die Schwierigkeiten überwunden, welche sich einerseits aus den Betätigungseigenachaften der bisher vorgeschlagenen Ausführungen für kontaktfederlose SchältmittüL ergeben und andererseits bei Halbleitern entstehen, wenn sie durch nicht kontrollierbare Kräfte beeinflußt werden. Dieo wird dadurch erreicht, daß oin von Hand bewegliches Bedienungselement an sich bekannter Art einen Kraftspeicher beeinflußt, welcher eine mechanische Kraftwirkung bestimmter Grosse auf einen Halbleiter ausübt, dessen elektrische Daten sich mit der auf ihn ausgeübten Kraft ändern. Ein derart ausgebildetes Schaltnittel hat den Vorteil, daß es genau wie die gewohnten üblichen Schal tnfttel* mit Tastenknopf, Kipphebel oder Drehknebel arbeitet und trotzdem ein kontaktfederloses Schaltmittel darstellt, so daß der Übergang von den bekannten auf kontaktfederlose Schaltnittel für den Bedienenden keinen Unterschied in der Betätigung mit sich bringt. Diese Halbleiter können in so kleinen Abmessungen ausgeführt werden, daß das gesamte Schaltmittel den für das bewegliche Betlitigungselement benötigten Platz nur wenig vergrössert. Es eignet sich daher besonders für Tastaturen in Pernsprechteilnehmeranlagen, z.JB.für

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Wähltaetaturen. Der Empfindlichkeit dieser Art von HaIb-'· leitern gegen mechanischer Überbeanspruchung wird in einfachster ,Weise durch Zwischenschaltung des genannten Kraftspeicher Rechnung getragen. Es können auch bei solchen Schaltmittoln beeondere Einrichtungen für eine gegenseitige elektrische Abschirmung in Portfall kommen, wie sie bei Berührungskondensatoren notwendig sind.

Bei einer Ausbildung der Erfindung wird als Halbleiter ein piezoelektrischer Widerstand verwendet, welcher in Ruhelage deo Schaltmittels durch den Kraftspeicher auf Zug beansprucht wird. Dabei kann der notwendige Hub des Betätigungselementee eo gering gehalten werden, daß auch membranartige Betätigungselemente verwendet werden können.

In einer anderen Aueführungsform wird als Halbleiter ein Planartraneietor verwendet, welcher durch den Kraftspeicher auf Druc* beaneprucht wird. Derartige Halbleiter sind robuster ale piezoelektrische Widerstände und weisen keine einseitig ,.,betont? Ausdehnung auf, weshalb sie sioh gegebenen Raumver-/Jhältnieaen leicht anpassen lassen. ^

Bei einer dritten Aueführungsform wirkt das BetätigungeelementJ

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mit einem durch das Betätigungselement bewegbaren Betätigungsanschlag über den als federndes Zwischenglied ausgebildeten Kraftspeicher auf den Halbleiter ein und der Betätigungsanschlag ist so ausgebildet und angeordnet, daß nur eine Kompenente der Bedienungskraft innerhalb eines bestimmten Minimums und eines bestimmtes Maximums auf den Halbleiter übertragen wird. Dadurch wird die am Halbleiter v/irksam werdende Kraftin grösserem Masse abhängig von der Anfangs- und Endstellung des Betätigungselementea, als bei den vorgenannten Ausführungen, was eine exakte Bedienung fördert.

Da die Halbleiter schon bei geringen Schwankungen der Zugoder Druckkraft reagieren, kann es vorkommen, daß bereits durch eine unbeabsichtigte, halbe Betätigung des Betätigungselementes elektrische Schaltvorgänge ausgelöst werden können. Um dies zu verneinen, ist gemäß einer Yfeiterbilä ung der Erfindung der Kraftspeicher als"Von dem Betätigungselement in irre _yArbeitslage umlegbare Schnappfeder ausgebildet, welche einen auf den Halbleiter einwirkenden Schaltarm steuert. Durch diese Ausgestaltung wird eino Beeinflussung des Halbleiters erst ab einem gewissen Betätigungsweg erreicht, ab welchem die Beeinflussung schlagartig erfolgt, ohne aber den Halbleiter übernormal zu beanspruchen. Dabei ist es lediglich eine frage der Einstellung, ob die Betätigung zu einer dauernden oder vor-

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übergehenden Beeinflussung des Halbleiters führt.

Im folgenden wird die Erfindung unter Anführung weiterer vorteilhafter Merkmale näher erläutert.

Se bedeuten:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines kontaktfederlosen

SchaltnittelB,
Pig. 2 den prinzipiellen Aufbau des Schalt mittels in anderer

Auefuhrungeform,
Fig.--3 ein Ausführungsbeispiel des Schaltmittels nach Fig, 2 im Schnitt A-A gemäß Pig. 4,

Fig. 4 dip Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, Fig. 5 den prinzipiellen Aufbau des Schaltmittels in einer

dritten Ausführungsform,
Fig. 6 den prinzipiellen Aufbau des Schaltiaittels in einer

vierten Auaführungsform, «

Fig. 7 einen Halbleiter und ei mn S ehalt arm in Ruhelage für dao

'Sbhaltmittel nach Fig. 6,
Fig. 8 ein Ausführungebeispiel des Schaltmittels nach Fig. 6 iw längaschnitt und

(Fig. 9 einen Querschnitt durch das Ausführungebeispiel nach Fig. S.

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Das in Fig. 1 im Prinzip dargestellte Schaltmittcl weist * ein kappenförraig ausgebildeter;., als Druckknopf wirkendes Betätigungselementi auf, dae ±i, einez* al© Ruheanschlag dienenden Platte 2 geführt und von.Hand verschiebbar ist. Im Raumbereich des. Betätigungse.lementes 1 liegt ein Einpannglied 3, welches das Jreie Ende eines fest angeordneten, stabförmige^ Halbleiters 4 Lüdet, und gegen welches ein als Wendelfeder ausgebildeter Kraftspeicher 5 über eine Scheibe 6 drückt. Der Kraftspeicher 5 beansprucht in Ruhestellung des Betätigungselementes 1 den Halbleiter 4 auf Sug. Als Halbleiter 4 wird ein piezoelektrischer Widerstand verv/endet, welcher an einen nicht dargestellten Stromkreis elektrisch angeschlossen ist. Beim Niederdrücken des. Betütigungsöieinentcß 1, welches auf die Scheibe 6 aufdrückt, wird bei Erreichung eines Gegenanschlages 7 die Zugkraft deß Kraftspeicher 5 aufgehoben und damit in einer in den genannten Stromkreis wirksam werdenden Weise verändert. Jc nach der elektrischen Ansprecherapfindliehkeit der Stromkreise genügt zur Erzeugung des gewünschten elektihschen Schaltvorgangea schon eine geringe-Minderung der Zugkraft, so daß anstelle des dargestellten kappenförmigen Betätigungselementes 1 eine nur einen kleinen Betätigungsv/eg erfordernde Membran angeordnet v/erden kann. Eine Beanspruchung des Halbleiters l auf ζ Biegung oder eine. Überbeanapruchung in oder entgegen der Kr-aft-

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richtung ist ausgeschlossen.

Fig. 2 zeigt eine Ausbildung des Schaltraittels im Prinzip, bei vcichen ein auf Druck beanspruchter Planartransistor als Halbleiter θ verwendet v/ird. Das Betätigungselement 1, (Teiches hier als voller Druckknopf ausgebildet ist, v/ird iiber die Scheibe 6 von den Kraftspeicher 5 gegen die Platte ]2 gedrückt. Gleichzeitig übt der Kraftspeicher .5 auf den an einer (Traverse 9 angeordneten Halbleiter 8 einen ständigen Druck aus, welcher durch Anschläge 10 an dem in seiner Ruhelage durch die Platte 5 bestimmten Betätigungselement 1 begrenzt wird. Durch Verbiegen der Traverse 9 kann der Druck des Kraftspeichers 5 auf den Halbleiter 8 genau eingestellt werden. Der Planartransistor als Halbleiter 8 zeichnet sich gegenüber den Halbleiter 4 (Pig* 1) durch grÖBsere Robustheit und durch eine nahezu gleichmäßige Ausdehnung nach allen drei Koordinaten hin.aus»

Tfeehalb er besondere für Schaltmittel geeignet ist,

die möglichst klein zu halten sind und mit denen Tastaturen aufgebaut werden dien, welche in ein Gerät, z.B. in ein Fern- eprechtejlnehnergerät normaler^Abfcessung, einzubauen sind.

»Sine hierfür besondere geeignete Konstruktion ist in der pig. 3 und 4 dargestellt. Der Hlbloiter 8 ist in einem ' Träger 11 angeordnet, welcher verechraubbar und damit in

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Kraftrichtimg verstellbar in einem Gehäuse 12 gelagert ist. Das Betätigungselement 1 übergreift das Gehäuse 12 kappenartig und nimmt eine leicht durchgehogene^ Plattfeder als Kraftspeicher 13 auf. Der Kraftspeicher 13 drückt mit sdneni Scheitel auf einen am Halbleiter 8 befestigten Stift 14, vorzugsweise auf einem Saphierstift, mit einer durch die Einstellungen des Trägers 11 bestimmten Kraft. Seitlich von dieser Stelle liegt der Kraftspeicher 13 konvexseitig auf Anschläge^ am Gehäuse 12 auf. Mit seinen freien Enden steht der Kraftspeicher 13 konkavseitig mit dem Betätigungselement 1 in kraftschlüßiger Berührung. Bei Druck auf das Betätigungselement 1 werden die freien Enden 16 des Kraftspeichers 13 abgebogen, wobei sich sein Scheitel in entgegengesetzter Richtung anhebt und damit den Druck auf den Halbleiter 8 mindert oder aufhebt. Der Kraftspeicher 13 v/irkt, wie der Kraftspeicher 5 (Pig. 1 oder 2) gleichzeitig als Rückstellfeder für das Betätigungselement^. Der dargestellte A:J>bau zeichnet sich durch einen oehr geringen Platzbedarf aus. . ■

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Eine dritte Ausführungsforut d«s Sehaltmittela zeigt im Prinzip die Fig. 5, bei welcher eine Rückzugfeder 17 für . ; ein mit einem Schaft versehenes Betätigungaelement 18 nicht. > unmittelbar auf den Halbleiter 8 einwirkt, sondern über einen -f als federndes Zwischenglied ausgebildeten Kraftspeicher 19.

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Der Kraftspeicher 19 hat die Form einer federnden Brücke und ist auf der Innenseite eines Gehäuses 20 gelagert, das den Halbleiter 8, vorzugsweise verstellbar, aufnimmt. Im Ruhestand übt der Kraftspeicher 19 einen bestimmten DruclT&uf den Halbleiter 8 aus und ragt mit einen Stift 21 winkelig zur Betätigungsrichtung des Betätigungselementes 18 nach außen und damit in den Weg eines Betatigungsanechlages 22, der von einer konischen Fläche am Schaft des Betätigungeeleraentes 18 gebildet wird. Bei dieser Anordnung wirkt die Rückstellfeder 17 nur mit einer Komponente ihrer Kraft auf den Kraftspeicher 19 ein, die durch die Lage und Auebildung des Betätigungsanschlages 22 bestimmt, ein genau einjustierbares Minimum und Maximum aufweist.

Eine weitere Ausbildung des Schaltraittels zeigen im Prinzip die Figuren 6 und 7. Mit dieser Ausbildung soll vermieden werden, daß beicits eine versehentliche, unvollkommene Betätigung des Betätigungselementes 18 zu einem V/irksarawerden dee Schaltmittels führt. Zu dem Zweck ist ein als Schnappfeder ausgebildeter Kraftspeicher 23 vorgesehen, welcher in einen federnden S_chaltarm 24 eingehängt ist. Her Schaltarm 24 *trögt einen Betatigungsanschlag 25 in dessen Weg ein ^iSdee Halbleiters 8 ragt. Am anderen Ende ist der peicher 23 mit dem Betätigungselement 18 gekoppelt, W dem Einfluß einer Blattfeder 27 als Rücketellfeder

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steht. Bei Druck auf da3 Betätigungselement 10 wird erst ab einer bestimmten Stellung der S_chaltarm 24 schlagartig umgelegt und übt dabei mit seinem Betätigungsanechlag 25 einen Druck auf den Halbleiter 8 aus. Ob dabei in der Arbeitslage eine dauernde oder während der Verstellung 'des Betätigungsanschlages 25 eine vorübergehende Beeinflussung des Halbleiters 8 erfolgt, ist lediglich von der Einstellung der Teile* zueinander abhängig.

In den Piguren 8 und 9 ist eine zweckmäßige ^ weil nur geringen Raum benötigende Ausgestaltung des vorbeschriebenen Schaltraittels dargestellt. Hier ist ein Gehäuse 28 vorgesehen, das den Halbleiter 8 aufnimmt und gleichzeitig der Lagerung eines federndes Tragarmee -29 für den schnappfederartigen Kraftspeicher 23 und für den Schaltarm 24 dient. An dem Gehäuse ist ferner ein Betätigungselement 30 ge- _r lagert, das, kipphebelartig bewegbar, die Form einer das Gehäuse 28 überdeckenden Haube aufweist. Im Betätigungeelement 30 ist ein Anschlag 31 in Form einer Keilflächo vorgesehen, welche.bei Betätigung auf den Tra(j-£~"#. 29 einwirkt.-und damit den Kraftspeicher 23 zur Wirkung bringt*

9 PatentaneprUche . , ' ^^

9 Piguren. · · ,<;*-

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Kontaktfederloses Schaltmittel zur manuellen Erzeugung elektrischer Schaltvorgänge in Fernmeldeanlagen, insbesondere Drucktasten für Tastaturen in Fernsprechteilnehmer anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß ein von Hand bewegliches Betätigungselement (1, 10 oder 30) an sich bekannter Art einen Kraftspeicher (5, 13, 19 bzw.23) beeinflußt, welcher eine mechanische Kraftwirkung bestimmter GrÖsee auf einen Halbleiter (4 bzw.8) ausübt, dessen elektrische Daten sich mit der auf ihn ausgeübten Kraft ändern.

   2. Kontaktfederloses Schaltmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiter (4, Fig. 1) ein piezoelektrischer Widerstand verwendet wird, welcher in Ruhelage des Schaltmittels durch den Kraftspeicher (5) auf Zug beansprucht wird.

   J. Kontaktfederloeee Schaltmittol nach A_nepruch 2, dadurch·ge kennzeichnet , daß der Halbleiter (4) stabförmig ausgebildet und innerhalb des ale Wendelfeder ausgebildeten Kraftspeichers (5) angeordnet ist.

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   809803/0332 Neua Unterlagen im. ι % ι a*. _{2 N}r., a* 3 *. A^hm«,*«». v. 4.9. igen

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   4. Kontaktfederloses Schaltmittel dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiter (8, Fig.2) ein Planartransistor ver-,wendet, und durch den Kraftspeicher (5) auf Druck beansprucht wird. ·

   5. Kontaktfederloses Schaltmittel nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher (13, Fig.3) als gekrümmte Blattfeder ausgebildet ist, welche mit ihrem Scheitel auf einem am Halbleiter (8) befestigten Stift (14) aufliegt, sich,seitlich davon konvexseitig auf Anschläge (15) eines den Halbleiter (8) verstellbar aufnehmenden Gehäuses (12) abstützt und welche ir£ ihrem freien Enden (16) mit den als- Tastenknopf ausgebildeten Betätigungselement (1) konvaxseitig in kraftschlüssiger Berührung steht.

   6. Kontaktfederloses Schaltmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (18, Fig. 5) mit einem durch das Betätigungselement' (18) bewegbaren Betätigimgsanseliläg (22.) über den als fgderMs§ Zwi§Qh§ß= glied ausgebildeten Kraftspeicher (19) auf den Halbleiter (8) einwirkt und daß der Betätigungsanschlag (22) so ausgebildet und angeordnet,ist, daß nur eine Komponente der Bedienungskraft innerhalb eines bestimmten Minimums und eines bestimmten Maximums auf den Halbleiter übertragen wird.

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   7. Kontaktfoderloses Schaltmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß'der Betätigungeanschlag (22) von einer konischen Betätigungsfläche an dem Betätigungselement (18) gebildet wird.

   8. Kontaktfederloses Schaltmittel nach Anspach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher (23,Pig.6) als eine von dem Betätigungselement (18) in ihre Arbeitslage umlegbare Schnappfeder ausgebildet ist, welche einen auf den Halbleiter (8) einwirkenden Schaltarm (24) steuert.

   9. Kontaktfederloses Schaltmittel nach Anspruch.8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher 23 Pig. 8) und der Schaltarm (24) in einem den Halbleiter (8) aufnehmenden Gehäuse (28) gelagert sind, an welchen ein das Gehäuse (28) kappenförmig überdeäcender Schwenkhebel (30) befestigt ist, der über einen Anschlag (31) auf den Kraftspeicher (23) einwirkt.

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