DE2925653A1

DE2925653A1 - Key-pad coil spring press switch - has definite snap-action of one coil winding off another and onto contact

Info

Publication number: DE2925653A1
Application number: DE19792925653
Authority: DE
Inventors: Heribert Dipl Ing Wolf
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1979-06-26
Filing date: 1979-06-26
Publication date: 1981-01-08
Also published as: DE2925653C2

Abstract

The press button, spring loaded snap action switch is suitable for keypad use as on pocket calculators. One contact is a spiral cone spring which can be pressed down onto a second contact mounted into the insulating base material of the switch unit. The spiral cone spring (1) rises above the flat base (2), made of insulating material, and is fixed to the base (3,5) to form one electrical contact. As the spring (1) is depressed an upper coil (4) comes down onto one side of the lower coil winding (3) and snaps down the side of it onto the base and make positive electrical contact with a second fixed electrical contact (6) fixed through the insulating base (2). A break contact is also provided by a side support (8) and cross arm (7) which makes contact with an upper spring winding of the coil spring (9). Depressing the spring (1) moves that part of the winding (9) away from the cross arm contact (7).

Description

Elektrischer Schalter Electric switch

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit Schnappkontakt, bei dem eine Feder, die auf einer ebenen isolierenden Unterlage angeordnet ist, bei einem auf sie ausgeübten Druck mit einem auf der Unterlage angeordneten Festkontakt einen elektrischen Kontakt herstellt; Es besteht ein großer Bedarf an einfach aufgebauten und billigen elektrischen Schaltern, insbesondere für EingabegerAte für elektronische Schaltungen, wie z.B. Elektronenrechner, Um einen guten elektrischen Kontakt bei solchen Schaltern zu erzielen und für den Benutzer des Schalters den Zeitpunkt der Kontaktgabe spürbar zu machen, werden solche Schalter in der Regel als Schnappkontaktschalter ausgebildet, bei dener ein Federglied mit Schnappeffekt vorhanden ist, das beim Niederdrücken des Schalters plötzlich in eine andere Lage umschnappt und dabei den elektrischen Kontakt schließt.The invention relates to an electrical switch with snap contact, in which a spring, which is arranged on a flat insulating surface, when pressure is exerted on them with a fixed contact arranged on the base makes electrical contact; There is a great need for simply constructed and cheap electrical switches, especially for input devices for electronic Circuits, such as electronic computers, to ensure good electrical contact to achieve such switches and the time of the switch for the user To make contact noticeable, such switches are usually called snap-action switches formed, in which a spring member is present with a snap effect, the Depressing the switch suddenly snaps into another position and thereby the electrical contact closes.

Die Schnappfedern bestehen dabei aus Blattfedern, die in der Regel durch Schlitze in mehrere parallele und miteinander zusammenhängende Teile unterteilt sind und die durch Verkürzen eines Teiles der Feder oder durch Einspannen verspannt sind, so daß sie beim Verbiegen nach einem bestimmten Weg plötzlich in eine zweite Lage umschnappen Wenn auch solche Federn einen verhältnismäßig einfachen Aufbau haben so ist es je doch sehr schwierig, solche Federn mit einem definierten und reproduzierbaren Schnappeffekt herzustellen, der auch über eine lange Gebrauchszeit hinweg stabil bleibt. Die Schnappwirkung hängt nämlich in weitem Maße von dem Material und der inneren Struktur des Federbleches ab. Bei den Bearbeitungsvorgängen zur Herstellung solcher Schnappfedern wird jedoch durch Stanz-, Erwärmungs- und andere Bearbeitungsgänge beispielsweise die kristalline Struktur des Materials so weitgehend verändert, daß Keine Federn mit reproduzierbaren Schnappeigenschaften erhalten werden. Auch Schwankungen in der Zusammensetzung und Struktur des Rohbleches zur Herstellung solcher Schnappfedern machen es schwierig eine größere Anzahl von Federn mit repreduzarbaren Schnappeigenschaften herzustellen.The snap springs consist of leaf springs, which are usually divided by slots into several parallel and interconnected parts and which are tensioned by shortening part of the spring or by clamping so that when they are bent along a certain path they suddenly turn into a second Snap on position Even if such feathers make one relatively simple So it is ever very difficult to have such springs with a defined structure and to produce a reproducible snap effect that is also over a long period of use remains stable across the board. The snap action depends to a large extent on the material and the inner structure of the spring plate. In the editing operations for Manufacture of such snap springs is, however, by stamping, heating and others Machining operations, for example, the crystalline structure of the material so largely changed that no springs with reproducible snap properties are obtained. Also fluctuations in the composition and structure of the raw sheet for production Such snap springs make it difficult to reproduce a large number of springs Establish snap properties.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter mit Schnappkontakt zu schaffen, der einfach und billig herstellbar ist und bei dem der Schnappeffekt vom Material und den Bearbeitungsvorgängen der Feder weitgehend unabhängig ist.The invention is based on the object of an electrical switch to create with snap contact, which is easy and cheap to manufacture and where the snap effect of the material and the machining operations of the spring to a large extent is independent.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen ge löst.This object is achieved according to the invention by the in the characterizing part of Claim 1 specified measures ge solves.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Schalters gemäß der Erfindung beschrieben.The subclaims contain advantageous developments of the switch described according to the invention.

Bei dem elektrischen Schalter gemäß der Erfindung wird eine Kegelfeder verwendet, deren erste Windung zwar zur Erzielung einer Schnappwirkung verformt ist, jedoch hat dieser verformte Teil mit der Federwirkung der Feder nichts zu tun, so daß stets reproduzierbare und über lange Zeiten konstante Schnappeigenschaften erhalten werden. Der Schnappschalter gemäß der Erfindung hat einen äußerst einfachen Aufbau. Es werden nur eine isolierende Uni:erlage mit einem Festkontakt und die Kegelfeder benötigt.In the electrical switch according to the invention, a conical spring is used used, the first turn deformed to achieve a snap action is, however, this deformed part has nothing to do with the spring action of the spring, so that snap properties are always reproducible and constant over long periods of time can be obtained. The snap switch according to the invention has an extremely simple one Construction. There will only be an isolating university: erlage with a fixed contact and the Cone spring required.

Gera der Weiterbildung der Erfindung kann zusätzlich noch ein sehr einfacher weiterer Festkontakt so angeordnet werden, daß er bei Betätigung der Feder geöffnet wird, während der auf der Unterlage angeordnete Festkontakt bei der Betätigung der Feder geschlossen wird.Gera the development of the invention can also be a very simple further fixed contact can be arranged so that it is when the spring is actuated is opened, while the fixed contact arranged on the base is opened during actuation the spring is closed.

Die Erfindung und deren weitere Ausbildungsformen sollen anhand der Figuren näher beschrieben werden.The invention and its further forms of embodiment should be based on the Figures are described in more detail.

Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Schnappschalter gemäß der Erfindung und Figur 2 zeigt die zugehörige Seitenansicht.FIG. 1 shows a plan view of a snap switch according to FIG Invention and Figure 2 shows the associated side view.

Xn Figur 3 ist ein Schnitt durch die Teile der Feder nach der Schnittlinie A-A von Figur 1 dargestellt.Xn Figure 3 is a section through the parts of the spring along the cutting line A-A shown in Figure 1.

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Schalter gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen aus der Kegelfeder 1, welche auf einer isolierenden Unterlage 2 so befestigt ist, daß sich die größte Windung in der Nähe oder auf der Unterlage befindet. Auf der isolierenden Unterlage ist weiter ein Festkontakt 6 angeordnet, der bei Betätigung der Kegelfeder 1 mit einer Federwindung in elektrischem Kontakt kommt und dabei den Schalter schließt. Die unterste Windung der Kegelfeder 1 ist mit ihrem Ende auf der Unterlage 2 befestigt, beispielsweise so, wie dies in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, daß das Ende der Feder durch ein Loch in der Platte 2 hindurchgesteckt ist. Das auf der anderen Seite der Platte herausragende Ende der Kegelfeder kann dann gleichzeitig als elektrischer Anschluß 10 verwendet werden. Die Kegelfeder kann aber auch in irgend einer anderen Weise auf der Unterlage befestigt sein.The switch shown in Figures 1 and 2 according to the invention consists essentially of the conical spring 1, which is on an insulating pad 2 so is attached that the largest turn is near or is on the pad. There is also a fixed contact on the insulating pad 6 arranged, which upon actuation of the conical spring 1 with a spring coil in electrical Contact comes and closes the switch. The lowest turn of the conical spring 1 is attached with its end on the base 2, for example, like this in Figures 1 and 2 it is shown that the end of the spring through a hole in the plate 2 is pushed through. The one protruding on the other side of the plate The end of the conical spring can then be used as an electrical connection 10 at the same time will. The conical spring can also be placed on the base in any other way be attached.

Ein Teil der auf der Unterlage angeordneten Windung der Kegelfeder 1 ist so ausgebildet und angeordnet, daß die darauffolgende Windung 4 der Kegelfeder in der Projektion teilweise überlappend zu diesem Windungsteil angeordnet ist. Der Teil der ersten Windung, der eine besondere Form aufweist, ist in den Figuren mit 3 bezeichnet.Part of the coil of the conical spring arranged on the base 1 is designed and arranged so that the subsequent turn 4 of the conical spring is arranged in the projection partially overlapping to this part of the winding. Of the Part of the first turn, which has a special shape, is shown in the figures 3 designated.

Er kann beispielsweise einen größeren Biegeradius haben als die übrigen Teile der ersten Federwindung, vorzugsweise ist er jedoch im wesentlichen geradlinig geformt.For example, it can have a larger bending radius than the others Parts of the first spring turn, but it is preferably essentially rectilinear shaped.

Beim Niederdrücken der Kegelfeder durch Ausübung eines Druckes auf ihr oberstes Ende, wie dies in Figur 2 durch den Pfeil angedeutet ist, werden die Windungen zusammengedrückt und nach einem bestimmten Weg kommt die zweite Windung 4 auf dem geradlinigen Teil 3 der ersten Windung zu liegen. Da die Windung 4 nur teilweise überlappend bezüglich des Windungsteiles 3 angeordnet ist, wie dies aus Figur 1 entnommen werden kann, gleitet bei einem weiteren Druck auf die Feder die Windung 4 von dem Windungsteil 3 nach innen ab, wodurch der angestrebte Schnappeffekt erzielt wird. Die Windung 4 rutscht von dem Windungsteil 3 herunter und schlägt auf die Unterlage 2 auf, wobei gleichzeitig ein anderer Teil der Windung 4, welcher in der Nähe des abschnappenden Teiles 3 angeordnet ist, den elektrischen Kontakt mit dem Festkontakt 6 schließt. Beim Nachlassen des Druckes auf das oberste Ende der Feder rutscht die Windung 4 wieder in ihre ursprüngliche Lage zurück, indem sie wieder an dem Windungsteil 3 der ersten Windung entlang nach oben gleitet. Ein Teil des Festkontaktes 6, der durch die Platte 2 hindurchragt, kann in Form eines elektrischen Anschlusses 11 ausgebildet sein.When depressing the conical spring by exerting a pressure on their uppermost end, as indicated in Figure 2 by the arrow, are the Windings are compressed and after a certain distance comes the second winding 4 on the rectilinear part 3 of the first To lie curl. Since the Turn 4 is only partially overlapping with respect to the turn part 3, as can be seen from Figure 1, slides on a further pressure the spring, the coil 4 from the coil part 3 inwardly, whereby the desired Snap effect is achieved. The turn 4 slides down from the turn part 3 and hits the base 2, while at the same time another part of the turn 4, which is arranged in the vicinity of the snapping part 3, the electrical Contact with the fixed contact 6 closes. When the pressure is released on the top one At the end of the spring, the coil 4 slips back into its original position by it again slides upwards along the turn part 3 of the first turn. A Part of the fixed contact 6, which protrudes through the plate 2, can be in the form of a electrical connection 11 be formed.

In einfacher Weise kann noch zusätzlich ein bei Federbetätigung sich öffnender Kontakt vorgesehen sein. Ein solcher Kontakt besteht aus einem Festkontakt 7, der etwa parallel zur Unterlage 2 angeordnet ist und so weit zwischen die Windungen der Feder 1 ragt, daß er eine Federwindung 9 von oben kontaktiert. Es ist ersichtlich, daß beim Niederdrücken der Feder sich die Windung 9 von dem Festkontakt 7 entfernt und diesen Kontakt damit öffnet. Durch geeignete Anordnung des Festkontaktes 7 und durch federnde oder starre Ausbildung dieses Kontaktes kann eine beliebige Folge von Öffnen und Schließen der einzelnen Kontakte erreicht werden.In a simple way, a spring-actuated can also be activated opening contact may be provided. Such a contact consists of a fixed contact 7, which is arranged approximately parallel to the base 2 and so far between the turns the spring 1 protrudes so that it contacts a spring coil 9 from above. It can be seen that when the spring is depressed, the winding 9 moves away from the fixed contact 7 and opens this contact with it. By suitable arrangement of the fixed contact 7 and any consequence can be caused by resilient or rigid design of this contact can be achieved by opening and closing the individual contacts.

Zweckmäßig ist der Kontakt 7 durch einen Halter 8 auch auf der Unterlage 2 befestigt und vorzugsweise zur Bildung eines Anschlusses 12 durch diese hindurchgeführt.The contact 7 is also expediently on the base by means of a holder 8 2 and preferably passed through them to form a connection 12.

In den Figuren 1 und 2 sind somit alle wesentlichen Teile des Schalters gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar einer Ausbildungsform, die mit einem öffnenden und einem schließenden Kontakt versehen ist. Wie aus den Figuren entnommen werden kann, hat der Schalter einen äußerst einfachen Aufbau und durch die Ausbildung der Kegelfeder einen sehr gut reproduzierbaren Schnappeffekt. Vorzugsweise ist auf der obersten Federwindung ein geeignetes Betätigungsglied angeordnet, wie z.B.In Figures 1 and 2, all essential parts of the switch are thus Shown according to the invention, namely an embodiment with an opening and a closing contact is provided. As can be seen from the figures can, the switch has an extremely simple structure and due to the design of the Conical spring has a very easily reproducible snap effect. Preferably on the a suitable actuator is arranged on the uppermost spring coil, e.g.

ein BetAtigungsXnopf.an actuation button.

Anhand der Figur 3, welche einen Schnitt durch die erste und zweite Windung der Feder 1 längs der Schnittlinie A-A nach Figur 1 darstellt soll die Erzielung der Schnappwirkung noch einmal erläutert werden. Der Windungsteil 3 der ersten Federwindung ist direkt auf der Unterlage 2 angeordnesi Die zweite Windung 4 ist an die ser Stelle so angeordnet, daß sie gegenüber der ersten Windung so weit nach innen versetzt ist, daß beim Zusammendrücken der Federwindungen die Windung 4 auf dem Windungsteil 3 exzentrisch zur Auflage koma'., so daß bei weiterem Druck auf die Feder der Windungsteil 4 nach innen abgleitet und auf die Unterlage 2 aufschnappt.With reference to Figure 3, which is a section through the first and second The turn of the spring 1 along the section line A-A according to Figure 1 is intended to represent the achievement the snap action will be explained again. The turn part 3 of the first spring turn is arranged directly on the pad 2 The second turn 4 is at this point arranged so that it is offset so far inwardly from the first turn is that when the spring coils are compressed, the coil 4 on the coil part 3 eccentric to the support koma '., So that with further pressure on the spring the coil part 4 slides inwards and snaps onto the base 2.

Um diesen Effekt zu erzielen, muß die Windung 4 an dieser Stelle bezüglich des Windungsteiles 3 um einen Betrag v versetzt sein, der einen Wert zwischen Null und dem Durchmesser d des Federdrahtes hat Durch geeignete Bemessung der Versetzung v kann der Schnappeffekt mehr oder weniger stark eingestellt werden. Vorzugsweise ist die Versetzung v so bemessen, daß sie einen Wert zwischen Null und dem halben Durchmesser d des Federdrahtes hat.In order to achieve this effect, the turn 4 must be related at this point of the winding part 3 be offset by an amount v which has a value between zero and the diameter d of the spring wire has suitable Rating the displacement v, the snap effect can be adjusted to a greater or lesser extent. The offset v is preferably dimensioned such that it has a value between zero and half the diameter d of the spring wire.

Beim Zusammendrücken der Feder wird also zunächst die Federwindung 4 senkrecht nach unten gedrückt bis sie die in Figur 3 gestrichelt dargestellte Lage 4'eingenommen hat, wobei die Windung 4 exzentrisch auf dem Windungsteil 3 aufliegt. Bei weiterer Erhöhung des Druckes wird die Windung 4 nach innen verformt und schnappt plötzlich aus der mit 4' bezeichneten Stellung in die mit 4" bezeichnete Stellung. Der Sctinappeffekt hängt, wie gesagt, von der GröRe der Versetzung v ab. Der Schnappeffekt kann natürlich auch durch andere Maßnahmen beeinflußt werden. Beispielsweise hängt das Abschnappen außerdem noch von der Oberflächenrauhigkeit der Drähte 3 und 4 ab. Bei glatter Drahtoberfläche werden die beiden Windungen leichter voneinander abgleiten als bei aufgerauhter Oberfläche. In jedem Falle werden aber durch die Verformung des Teiles 3 der ersten Windung die Federungseigenschaften der Feder überhaupt nicht beeinflußt, da dieser Teil zur Federung nichts beiträgt, da er auf der Unterlage 2 aufliegt.When the spring is compressed, the spring turns first 4 is pressed vertically downward until it is the one shown in dashed lines in FIG Position 4 'has taken, the turn 4 rests eccentrically on the turn part 3. If the pressure is increased further, the turn 4 is deformed inward and snaps suddenly from the position indicated by 4 'to the position indicated by 4 ". As already mentioned, the Sctinappe effect depends on the size of the dislocation v. The snap effect can of course also be influenced by other measures. For example depends the snapping also depends on the surface roughness of wires 3 and 4. If the wire surface is smooth, the two turns will slide off one another more easily than with a roughened surface. In any case, however, the deformation of part 3 of the first turn does not have the spring properties at all affects, since this part does not contribute to the suspension, because it is on the base 2 rests.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims 1. Electrical switch with snap contact, in which one Spring, which is arranged on a flat insulating surface, at a they exerted pressure with a fixed contact arranged on the base establishes electrical contact, that the The spring (1) is a conical spring and one is arranged in the vicinity of the base (2) Winding part (3) of the first turn of the spring (1) has such a position that when Depress the spring (1) the next spring coil (4) partially on the coil part (3) the first turn comes to rest and when the spring is pressed down further (1) slides off the turn part (3) of the first turn and the fixed contact (6) is arranged in the vicinity of the turn part (3) of the first turn that the second turn (4) after sliding with the fixed contact (6) an electrical Establishes contact.

2.) Electrical switch according to claim 1, characterized in that that the turn part (3) of the first turn of the spring (1) has a larger bending radius has the same turn as the subsequent parts.

3.) Electrical switch according to claim 2, characterized in that that the turn part (3) of the first turn of the spring (1) is essentially straight and is tangential to the second turn (4) of the spring (1).

4.) Electrical switch according to claim 1 to 3, characterized in that that the second turn (4) of the spring (1) with respect to the turn part (3) of the first Winding is arranged so that its projection onto the winding part (3) of the first Winding is offset inward by an amount between zero and the diameter of the spring wire, preferably between zero and half the diameter of the spring wire lies.

5.) Electrical switch according to claim 1 to 4, characterized in that that the turn part (3) of the first turn adjoins the fastening point (5) the spring (1) is arranged on the base (2).

6.) Electrical switch according to claim 1 to 5, characterized in that that a fixed contact (7) arranged approximately parallel to the base (2) is provided is, the one above the pad extending spring coil (9) in the relaxed State of the spring (1) contacted on the top.

7.) Electrical switch according to claim 6, characterized in that that the fixed contact (7) arranged parallel to the base is on the base (2) is held.

8.) Electrical switch according to claim 1 to 7, characterized in that that an actuating member is arranged on the uppermost spring coil.