DE3033808A1 - Tastschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tastschalter, bestehend aus einem Gehäuse, in dem ein erster und ein zweiter Kontaktstift fest angeordnet sind, wobei der erste Kontaktstift der ortsfeste Teil eines Schaltkontaktes ist, während der zweite Kontaktstift mit dem einen Ende einer Schaltfeder elektrisch verbunden ist, deren anderes, freies Ende im unbeeinflußten Zustand dicht über dem Schaltkontakt steht und daß im Gehäuse ein Tastenstößel verschiebbar gelagert ist, der bei einer Betätigung das freie Ende der Schaltfeder in Anlage gegen den als Schaltkontakt dienenden ersten Kontaktstift bringt.

Stand der Technik

Tastschalter der verschiedensten Ausführung finden eine weitverbreitete Anwendung in der manuellen Eingabe von alphanumerischen Informationen oder anderen Instruktionen in datenverarbeitenden Einrichtungen, elektrische Schreibmaschinen und Fernschreiber, Elektronenrechnern und ähnlichen Einrichtungen. In diesen Fällen sind eine Vielzahl einzelner meist einkontaktiger Tastschalter zu einer Eingabetastatur zusammengefaßt. Jeder der einzelnen Schalter ist mit einem Tastenknopf versehen der ein Symbol trägt, das die entsprechende Schaltfunktion kennzeichnet. Durch ein Drücken des Tastenknopfes wird der Schalter betätigt.

Bei Dateneingabegeräten sind die Tastschalter der Tastatur oft die einzig beweglichen Teile im System, und es ist daher von wesentlicher Bedeutung,daß diese Komponenten sehr widerstandsfähig ausgebildet sind, so daß sie eine entsprechend

o1. September 1980 -/-

VHy/fö

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lange Lebensdauer bei hartem Einsatz überstehen. Von gleich großer Bedeutung ist, daß die Betätigung des Tastschalters bedienungsgerecht ist und eine sensitive Rückmeldung gibt» wenn die Taste betätigt worden ist. Das Sc^altverhalten sollte einen Hystereseverlauf haben, damit ein Schaltzittern oder ein Mehrfachbetätigen des Kontaktes unterbunden wird, wenn die betreffende Bedienungsperson den Tastschalter unruhig betätigt. Diese Funktionen werden im einzelnen in der US-PS 3 777 o9o näher beschrieben.

Aufgabe und Lösung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Tastschalter robuster und einfacher Bauart zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes auf.

Vorteile

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Tastschalter gemäß der Erfindung relativ wenig Einzelteile hat und daher eine Reduzierung der Herstellungs- und Fertigungskosten ermöglicht. Der einfache Aufbau ermöglicht einen gruppenweisen Aufbau einer Anzahl von Tastschaltern in einer Kompakttastatur. Der erfindungsgemäße Tastschalter hat den großen Vorteil, daß die von der Bedienungsperson aufzubringende Eetätigungskraft geringer ist als die Federkraft,mit der die Schnappkontaktfeder auf ihrem Gegenkontakt aufliegt. Der Schalter hat zudem eine sensitive Rückmeldung im Moment der Kontaktbetätigung und einen hystereseförmigen Schaltverlauf.

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Beschreibung der Erfindung

Anhand von zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 die vergrößerte Darstellung eines Tastschalters

gemäß der Erfindung im Querschnitt,

Figur 2 eine Ansicht einer haubenförmigen Abdeckung des Tastschalters in der Sicht von unten (Sichtebene 2-2),

Figur 3 die Ansicht des Tastschalters der Figur 1 von

der Seite aus der Blickrichtung Ebene 3-3,

Figur 4 eine Draufsicht auf den Tastschalter gemäß Fi-

gur 1 aus der Sicht der Ebene 4-4,

Figur 5 in Perspektivdarstellung und in explosionsartig auseinander-gezogener Form die Sockelein

heit des Tastschalters gemäß Figur 1,

Figur 6 in auseinander gezogener Perspektivdarstellung den montierten Schaltersockel, den Tastenstössel und die Abdeckung zum Tastgehäuse,

Figur 7 eine Draufsicht auf eine Schnappkontaktfeder

im Zuschnitt, wie sie beim Tastschalter gemäß Figur 1 Verwendung findet,

Figur 8 eine Seitenansicht der Schnappkontaktfeder von Figur 7 nach erfolgter Verformung,

Figur 9 die Draufsicht auf eine Betätigungsfeder im

Zuschnitt, wie sie beim Tastschalter gemäß Figur 1 Verwendung findet,

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Figur 1o die Betätigungsfeder der Figur 9 in Seitenansicht nach erfolgter Formgebung,

Figur 11 eine perspektivische Teilansicht einer Tastaturabdeckung von der Unterseite für eine andere Ausführung eines Tastschalters gemäß der

Erfindung, bei der die zellenförmigen Bereiche für die einzelnen Schalter in einem Tastaturgehäuse zusammengefaßt sind,

Figur 12 eine Teilansicht der Tastaturabdeckung von Figur 11 in der Draufsicht,

Figur 13 eine Ansicht der kompletten Tastatur von unten in teilweise aufgebrochener Darstellung,

Figur 14 die Draufsicht auf eine streifenförmige Anordnung von Schnappkontaktfedern,wie sie bei der Tastaturausführung gemäß Figur 13 Verwendung

findet,

Figur 15 ein Detail der Figur 14 aus der Sicht der Ebene 15-15,

Figur 16 ein Detail der Figur 14 aus der Sicht der Ebene 16-16,

Figur 17 ein Detail der Figur 14 aus der Sicht der Ebene 17-17,

Figur 18 ein Detail der Figur 14 aus der Sicht der Ebene 18-18,

Figur 19 eine Draufsicht auf eine streifenförmige Aneinanderreihung von Betätigungsfedern,wie sie in der Tastaturausführung gemäß Figur 13 Verwendung finden,

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Figur 2o die Darstellung der Federanordnung gemäß Figur 19 aus der Sicht der Ebene 2o-2o,

Figur 21 die Schnittdarstellung eines Tastschalters in der Ausführung,wie er bei einer Tastatur gemäß Figur 13 verwendet wird,

Figur 22 die Darstellung des Tastschalters der Figur 21 im Schnitt 22-22,

Figur 23 eine Perspektivdarstellung des Tastenstößels wie er bei dem Tastschalter gemäß Figur 21 Verwendung findet.

Figur 1 bis 1o zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Tastschalters, die eine individuelle Gestaltung eines Tastenfeldes erlaubt.

Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung des Tastschalters Ιο, während die Figuren 2, 3 und 4 entsprechende Ansichten darstellen. Figur 5 zeigt die Sockeleinheit 31 in explosionsartig auseinandergezogener Form in Perspektivdarstellung, während Figur 6 in auseinandergezogener Form die Hauptbestandteile/aus der der Tastschalter gemäß Figur 1 besteht,darstellt. Es sind dies die Sockeleinheit 31 der Tastenstößel 65 und die Abdeckung 75. Wie die Strichlinien 13 in Figur 4 erkennen lassen,ist die Grundform des Tastschalters 1o quadratisch. Durch die Abflachung zweier gegenüberliegender Ecken erhält das Tastschaltergehäuse eine ungefähr hexagona-Ie Form, wie Figur 5 und 6 erkennen lassen.

Der Schaltersockel 12 besteht aus einem isolierenden Plastikmaterial. Der Sockel hat eine Grundplatte 15 und eine geschlossene Wandung 16, die die Grundplatte senkrecht umschließt. Die gegenüberliegenden Ecken 17 sind nach innen verstärkt

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(Figur 5) . In die Verstärkungen sind Kontaktstiftaufnahitien 18 eingelassen, die die Wandung senkrecht durchsetzen.

An die eine verstärkte Ecke 17 schließt zur Mitte des Sokkels hin eine Blattfederstütze 2o an. In der Mitte des Sokkels 12 erhebt sich eine runde Nabe 21, die gemäß Figur 1 in die Grundplatte 15 eingelassen ist. Die Nabe 21 ist mit einem Sackloch 22 zur Aufnahme eines Führungsschaftes 71 des Tastenstößels 65 versehen. Quer zur Längsrichtung des Sockels 12 hat die Nabe 21 seitliche Blattfederauflagen 23, wie Figur 5 in perspektivischer Darstellung am besten zeigt. Die Auflagen 23 ragen etwas über die Nabenoberseite hinaus, so daß zwischen ihnen eine Nut 24 besteht.

An den abgeflachten Seiten ist der Schaltersockel 12 mit angeformten Rastlaschen 25 versehen. Die Verbindung mit dem Sockel 12 ist etwas elastisch, so daß die oberen Enden der Laschen 25 federnd biegbar sind. Die Laschen 25 haben eine gewisse Breite, so daß obere und untere Rastkanten 26 bzw. 27 entstehen. Jede Lasche 25 ist mit einem kurzen Ansatz 28 versehen, der aus der oberen Stirnseite emporragt.

Der Schaltersockel 12 ist ein Teil der gesamten Sockeleinheit 31, wie sie in auseinandergezogener Darstellung in Figur 5 gezeigt ist und in Figur 6 im montierten Zustand abgebildet ist. Ein weiteres Bestandteil der Sockeleinheit ist eine Schnappkontaktfeder 32 (Figur 1 und 5 bis 8). Figur 7 zeigt diese Feder in der Flachform entsprechend dem Zuschnitt, während Figur 8 die gleiche Feder in Seitenansicht nach erfolgter Biegeverformung zeigt, die der Feder 32 die gewünschte Schnappeigenschaft vermittelt.

Die Schnappkontaktfeder 32 hat im Zuschnitt eine rechteckige Grundform, deren gegenüberliegenden Enden 34 und 35 spitz zulaufend abgerundet sind. Am linken Ende 34 ist ein rechteckiger Schlitz 36 ausgestanzt. In der Mitte der Feder 32

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befindet sich ein rundes Loch 37. Zwei schmale, parallel verlaufende Schlitze 38 erstrecken sich in Längsrichtung der Feder, deren Enden 39 einander zugeneigt sind. Die Schlitze 38 unterteilen die Feder 32 in ein Mittelteil 41, das von zwei parallel verlaufenden Seitenteilen 42 flankiert ist.

Nachdem die Feder 32 mit den vorbeschriebenen Öffnungen versehen ist, wird das Mittelteil 41 entlang der strichpunktierten Linie 43 (Figur 7) einer relativ scharfen Knikkung unterworfen, wodurch das Mittelteil 41 das aus Figur 8 ersichtliche Profil erhält. Durch die Biegung wird das Mittelteil 41 etwas verkürzt, so daß der Federkörper insgesamt eine leicht nach oben gewölbte Form annimmt, wie Figur 8 erkennen läßt. Die Knickung versetzt das Mittelteil 41 unter Zugspannung, während die Seitenteile 42 unter Druck stehen.

Durch die vorbeschriebene Formgebung wird die Feder 32 zu einen Schnappele-vant, das, wenn es am linken Ende 34 festgehalten wird, unter Krafteinfluß auf die durch einen Pfeil 44 markierten Stelle in eine andere Position schnappt, in der das rechte Ende 35 der Feder nach unten gerichtet ist. Die Schnappkontaktfeder 32 besteht vornehmlich aus einem hochelastischen Bandmaterial aus nichtrostendem Stahl.. Erprobte Abmessungen sind ungefähr 6,35 mm (1/4 Zoll) Breite und ungefähr 19 mm (11/16 Zoll) Länge.

Weiterhin gehört zur Sockeleinheit 31 eine Betätigungsfeder 48, wie sie in den Figuren 1,5 bis 6 und 9 bis 1o abgebildet ist. Auch diese Feder ist aus einem elastischen Bandmaterial aus nichtrostendem Stahl hergestellt. Die Betätigungsfeder 48 ist gemäß Figur 9 eine längliche Blattfeder, derben linkes Ende 49 abgerundet ist und de^r^en rechtes Ende 5o auf eine schmalere Breite abgesetzt ist. Etwa in der Mitte hat die Feder 48 einen länglichen, an den Enden halbrunden Aus-

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schnitt 52. Im Anschluß an die vorbeschriebene Konfektion der Feder 48 wird sie entlang der Knicklinie 54 abgebogen, so daß das abgesetzte Blattfederende 5o unter ungefähr 5o° schräg nach oben zeigt, vie die Seitenansicht der Figur erkennen läßt.

Die Sockeleinheit 31 wird vervollständigt durch zwei Kontaktstifte 56 und 57. Diese dienen einerseits zum elektrischen Anschluß des Tastschalters und andererseits als Schaltelement und zur örtlichen Fixierung der beiden Federeleirente.

Jeder der beiden Kontaktstifte besteht aus einem Schaft mit einem verbreiterten Kopfteil, dessen Oberseite in der Mitte eine Ausnehmung hat, so daß erhabene Kontaktflächen 6o entstehen. In Höhe eines Absatzes 61 ist der Schaft 58 auf eine schmalere Breite abgesetzt, wobei der reduzierte Schaft oberhalb des Absatzes 61 mit seitlich abstehenden Riegelzapfen 62 versehen ist. Wie Figur 1 am besten erkennen läßt, ist der Abstand zwischen der Unterseite des Kopfteils 59 und der Oberseite der Riegelzapfen 62 ungefähr gleich der Länge der Kontaktstiftaufnahmen 18 im Schaltersockel 12. Die Kontaktstifte 56 und 57 bestehen vornehmlich aus einer Bronzelegierung, wobei der Kontaktstift 57 vergoldet sein sollte, um eine gute Kontaktgabe der Kontaktflächen 6o zu gewährleisten.

Die vorbeschriebenen Teile bilden zusammen die Sockeleinheit 31, wie sie die Figuren 5 und 6 am besten zeigen. Die linken Enden 34 bzw. 49 der beiden Federn 32 und 48 werden mit ihren rechteckigen Schlitzen 36 und 51 in Deckung mit der nahe der Stütze 2o gelegenen Kontaktstiftaufnahme 18 gebracht. Sodann wird der Kontaktstift 56 durch die Schlitze der Federn in die Aufnahme 18 im Schaltersockel 12 eingesetzt.

Durch das breitere Kopfteil 59 werden die aufeinanderliegenden Federn auf die Stütze 2o gepreßt. In dieser Lage ragen die Riegelzapfen 62 knapp aus dem Schaltsockel 12 heraus.

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Durch ein Verdrehen des unteren Endes des Schaftes 58 um ca. 45° werden die Zapfen 62 in die Verriegelungsstellung gebracht, in der über den Kontaktstift 56 die beiden Federn 32 und 4 8 fest in Anlage gegen die Oberfläche des Schaltersockels 12 und die Blattfederstütze 2o gehalten werden. Der Kontaktstift 57 wird in gleicher Weise eingesetzt und befestigt, wobei dieser Stift einzig und allein die Funktion eines Schaltkontaktes hat.

Das zweite Teil des Schalters Io ist ein Tastenstößel 65, wie er in den Figuren 1, 3, 4 und 6 dargestellt ist. Der Stößel ist vornehmlich ein Preßteil aus einem Plastikmaterial.

Der Tastenstößel 65 hat oben ein kreuzförmiges Kopfteil 66, an den ein ebenfalls kreuzförmiger Führungsschaft 67 anschließt. Während das Kopfteil 66 eine gleichmäßige Kreuzform hat, ist die Querschnittsform des Führungsschaftes 67 ungleichförmig. Ein Kreuz arm 68 ist besonders lang. Er hat, wie nachstehend beschrieben, bei der Schaltfunktion eine Aufgabe.

Am Ende des Führungsschaftes sind zwischen den Kreuzarmen Kehlleisten 69 (Figur 6) eingeformt. Sie dienen als oberer Anschlag für den Tastenstößel 65 im montierten Zustand des , Tastschalters 1o. Unterhalb des Führungsschaftes 67 setzt sich der Stößel 65 in einem axial ausgerichteten runden Führungsstift 71 fort. Auf diesem Stift ist ein Ausleger 72 befestigt.

Der Tastschalter 1o wird vervollständigt durch eine Abdekkung 75, die über den Schaltersockel 12 greift und mit diesem zusammen das Gehäuse 11 des Schalters 1o bildet. Die Abdeckung ist ein Hohlkörper aus einem Plastikmaterial, dessen Innenseite der äußeren Formgebung des Schaltersockels 12 entspricht. Die Abdeckung 75 hat eine hexagonale Deck-

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fläche 76, die eine umlaufende Wandung 77 abdeckt. An vier der sechs Seiten steht die Deckfläche 76 über die Wandung 77 vor und bildet dadurch entsprechende Ränder 78.

Eine Mehrzahl kurzer Rastnasen 8o stehen an der Unterseite der Wandung 77 vor. Diese Rastnasen eignen sich zur Positionierung der Tastschalter gegenüber einer Leiterplatte, wenn eine Anzahl von Tastschaltern zu einem Tastenfeld zusammengesetzt werden sollen. An der Innenseite der Wandung sind nach innen gerichtete Rippen 81 (Figur 1 und 2) angeordnet, die auf dem halben Weg zur Unterkante der Wandung 77 enden. Die Stirnflächen der Rippen 81 bilden Anschläge,gegen die die Oberfläche des Schaltersockels 12 zur Anlage kommt, wenn die Abdeckung 75 auf den Sockel 12 aufgesteckt wird. Wie Figur 2 und 6 am besten erkennen lassen, sind die parallelen Teile der Wandung 77 an der Unterkante mit Ausnehmungen 83 versehen. Rechts und links von diesen Ausnehmungen stehen keilförmige Ansätze 84 vor, deren ebene Keilflächen 85 nach oben weisen.

Aus der Deckfläche 76 erhebt sich in der Mitte ein hohler, runder Aufsatz 88. Seine Oberseite 89 ist mit einer kreuzförmigen Führungsöffnung 9o versehen, die der Querschnittsform des.Führungsschaftes 67 zum Tastenstößel 65 entspricht, so daß dieser eine saubere Führung in dem Aufsatz 88 erfährt. Wie Figur 6 am deutlichsten zeigt, ist der runde Aufsatz 88 mit einem seitlichen, ebenfalls hohlen Ansatz 92 versehen, der innen eine Ausnehmung 93 zur Folge hat (Figuren 1 und 2), die den erforderlichen Freiraum für den Ausleger 72 am Tastenstößel 65 schafft. Gegenüber der Ausnehmung 93 ist an der Innenseite der Abdeckung 75 ein nach unten gerichteter Klemmsteg 94 vorgesehen.

Zum Zusammenbau des Tastschalters 1o wird zuerst der Tastenstößel 65 von innen durch die Abdeckung 75 gesteckt, bis der Führungsschaft 67 mit seinen Keilleisten 69 an der Innenflä-

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ehe der Aufsatzoberfläche 89 anliegt. Durch die ungleichmäßige Kreuzform des Führungsschaftes 67 und der Führungsöffnung 9o ist ein falsches Einsetzen des Tastenstößels nicht möglich. Damit ist sichergestellt, daß der Ausleger 72 am Führungsstift 71 in die Ausnehmung 9 3 ragt.

Die montierte Sockeleinheit 31 wird sodann von unten in die Abdeckung 75 eingesetzt, wobei der Führungsstift 71 in das Sackloch 22 im Schaltersockel eingreifen muß. Der Schaltersockel und die Abdeckung sind auf Preßpassung gearbeitet.

Die Teile werden soweit ineinander geschoben, bis der Schaltersockel 12 mit seiner Oberfläche an den Stirnflächen der inwendigen Rippen 31 anliegt. In diesem Zustand greifen die Rastlaschen 25 in die Ausnehmungen 83 der Abdeckung und rasten mit ihren unteren Kanten 26 über die ebenen Keilflächen 85 der keilförmigen Ansätze 84 an der Abdeckung 75. Dadurch sind Sockel und Abdeckung fest miteinander verriegelt. Auf das aus dem Gehäuse 11 herausragende kreuzförmige Kopfteil 66 des Tastenstößels 65 wird nun ein herköircnlicher Tastenknopf 9 5 (in Figur 1 durch strichpunktierte Linie dargestellt) aufgesteckt. Dieser ist auf seiner Oberseite mit einem Zeichen versehen, das die Schalterfunktion kennzeichnet.

In diesem montierten Zustand liegt der Tastenstößel-Ausleger 72 auf dem freien Ende 5o der Betätigungsfeder 48 auf, wie Figur 1 zeigt. Die gemeinsame Vorspannung der beiden Federn 48 und 32, die im montierten Zustand auftritt, bewirkt, daß der Tastenstößel 65 in die obere Endlage gedrückt wird, in der der Schalter offen ist. Wie bereits erwähnt, sind die beiden Federn 32 und 48 durch den Kontaktstift 56 festgeklemmt und liegen auf der Stütze 2o und den Auflagen 23 im Schaltersockel 12 auf. Mit ihrer übrigen Länge ragen die beiden Federn frei in den Raum des Schaltergehäuses. Der Führungsstift 71 des Stößels 6 5 greift dabei durch das Loch 37 bzw. den Ausschnitt 52 in den Federn 32 und 48. Der Kleirmsteg 94 drückt auf das Kopfteil 59 des Kontaktstiftes 56 und sichert so die

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feste Lagerung der Enden der beiden Federn 32 und 48 auch bei einer Erwärmung des Kontaktstiftschaftes, z.B. beim Anlöten einer elektrischen Verbindung.

Durch Druck auf den Tastenknopf 9 5 wird der Schalter 1o betätigt, über den Tastenknopf wird der Tastenstößel 65 nach unten bewegt, wobei der Ausleger 72 das freie Ende 5o der Betätigungsfeder 4 8 rdtninmt. Letztere liegt mit einem Teil nahe der Knicklinie 54 unter einer gewissen Verspannung auf dem Mittelteil 41 der Schnappkontaktfeder 32 auf. Unter zunehmender Krafteinwirkung über die nach unten gedrückte Betätigungsfeder 48 wird das Mittelteil 41 der Feder 32 soweit durchgedrückt, bis es nach unten umschnappt. Das freie Ende 35 der Schnappkontaktfeder 32 wird mitgenommen und kommt zur gefederten Anlage gegen die Kontaktflächen 6o des Kontakt-Stiftes 57, wodurch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Kortaktstiften 56 und 57 hergestellt ist. Eine weitere Abwärtsbewegung des Tastenstößels 65 hat keinen Einfluß auf das Schaltverhalten. Dieser Überhub ist im übrigen begrenzt durch die Anschlagtiefe des Führungsstiftes 71 im Sackloch 22. Der sich aus der oberen und unteren Anschlaglage ergebende Tastenhub beträgt ungefähr 4,1 miti (o,16 Zoll). Die beiden Federn 32 und 48 sind so ausgelegt, daß das Umschnappen der Feder 32 und damit die Kontaktgabe nach einem Tastenhub von etwa 2,6 nm (0,1 ο Zoll) erfolgt, so daß der Überhub des Tastenstößels ca. 1,5 mm (0,06 Zoll) beträgt.

Im unbetätigten Zustand beträgt die Rückstellkraft über die leicht vorgespannten Federn 32 und 48, mit der der Tastenstößel 65 in der oberen Anschlaglage gehalten wird, etwa 3o Gramm. Es erübrigen sich somit besondere Vorkehrungen den Tastenstößel 65 in die obere Endlage zu bewegen. Die beiden Federn 32 und 48 sind so ausgelegt, daß der Tastendruck nach einem Hub von 2,6 mm (0,10 Zoll) etwa 75 Gramm beträgt. Mit dem Umschnappen der Feder 32 in die Kontaktlage ninmt die Rückstellkraft der Schnappkontaktfeder 32 abrupt bis auf 5

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bis 1o Gramm ab. Dieser negative Kraftsprung wird von der Bedienungsperson als Rückmeldung der Schalterbetätigung empfunden.

Es ist charakteristisch für die Schnappkontaktfeder 32, daß die Kraft, die aufgebracht werden muß um die Feder zu betätigen erheblich höher ist als die Kraft, die die Feder in ihre Ausgangslage zurückkehren läßt. Bei der Rückkehr des Tastenstößels 65 in die Ausgangsstellung tritt das Zurückschnappen der Feder 32 erst zu einem Zeitpunkt auf, in dem der Tastenstößel um etwa o,75 mm (0,03 Zoll) über dem Punkt steht, in dem bei der vorhergehenden Betätigung das Umschnappen der Feder 32 in die Kontaktlage ausgelöst wurde. Durch diese hystereseförmige Charakteristik des Tastschalters 1o wird verhindert, daß bei nicht vollständig niedergedrücktem Tastenstößel ein Undefinierter Kontaktzustand auftritt, der zu einem Kontaktzittern führen kann.

Die Verwendung freiarmiger Federn in Verbindung mit dem Ausleger 72 am Tastenstößel zeigt einige bedeutende Vorteile, was Funktion und Zuverlässigkeit des Tastschalters betrifft. Die vorbeschriebene Ausführung erlaubt relativ lange Blattfedern, so daß starke Verformungen, die leicht zur Ermüdung des Federmaterials führen, vermieden werden. Dieser Erkenntnis wurde durch den länglichen Innenraum des Gehäuses Rechnung getragen.

Ein anderer wesentlicher Vorteil liegt im übersetzungsverhältnis, das durch den Tastenstößel-Ausleger 72 und die Länge der Betätigungsfeder 48 gegeben ist. Dadurch ist die Verwendung einer relativ kräftigen Schnappkontaktfeder 32, die einen entsprechend hohen Kontaktdruck erzeugt, möglich. Letztere ist so ausgelegt, daß die Betätigungskraft auf das Mittelteil 41 zum Umschnappen der Feder 32 in die Kontaktlage ungefähr 125 Gramm betragen muß. Würde der Tastenstößel 65 direkt auf die Schnappkontaktfeder 32 einwirken, so müßten die vollen 125

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Gramm von der Bedienungsperson als Tastendruck aufgebracht werden. Die beschriebene Anordnung erlaubt dagegen eine relativ geringe Betätigungskraft, die über das angegebene Hebelverhältnis zwischen Ausleger 72 und Feder 48 eine relativ große Kraft bei ausreichendem Hub auf die Schnappkontaktfeder 32 überträgt und das Mittelteil 41 zum Umschnappen und damit zur Kontaktgabe veranlaßt.

Außer der vorbeschriebenen Ausführung der Schnappkontaktfeder 32 sind auch andere Ausführungen denkbar. So kann z.B.

eine geeignete andere Ausführung darin bestehen, daß die Seitenteile 42 durch Längssicken versteift sind, so daß das Mittelteil in beiden Schnapplagen unter Spannung steht. In diesem Fall sind die Seitenteile in angemessener VJeise auf dem Schaltersockel 12 zu lagern. Weiterhin muß die Nut 24 zwischen den Blattfederauflagen 23 eine freizügige Bewegung des Mittelteils 41 der Schnappkontaktfeder in der kontaktgebenden Lage gewährleisten.

Auch die Tastenstößellagerung ist besonders vorteilhaft, da in einfacher Weise eine axakte Führung durch den Führungsschaft 67 und den im Sackloch 22 des Schaltersockels 12 gleitenden Führungsstiftes 71 gegeben ist. Alle diese Teile haben eine Passung, die auch bei seitlichem Druck auf den Tastenstößel 65 eine weiche Betätigung bei gleichbleibend geringen Reibungsverlusten gewährleistet. Innere Peibungsverluste sind ebenfalls auf ein Minimum beschränkt, da die Krafteinwirkung auf die Schnappkontaktfeder 32 grundsätzlich parallel zur und in Ausrichtung auf die Axialbewegung des Tastenstößels 65 Gerichtet ist.

Die Befestigung eines Tastschalters 1o in einem Tastenfeld erfolgt in herkömmlicher Weise. Das Gehäuse 11 ist so gestaltet und dimensioniert, daß eine Vielzahl gleicher Tastschalter 1o im Abstand von 19 mm (3/4 Zoll) oder geringer zu einer Einheit zusammengefaßt werden können. Rastnasen 8o ermögli-

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chen eine positionierte Befestigung auf einer Leiterplatte oder dergleichen, während der elektrische Anschluß direkt über die unten aus dem Schaltergehäuse 11 herausragenden Schäfte der beiden Kontaktstifte 56 und 57 erfolgt. Bei einer typischen Montage von Tastschaltern 1o ist eine Trägerplatte vorgesehen, die mit Ausschnitten in Größe und Form des unteren Teils der Abdeckung 75 versehen ist, so daß die eingesetzten Tastschalter 1o mit den überstehenden Rändern 78 auf der Trägerplatte aufliegen. Eine Verriegelung erfolgt dabei über die Rastlaschen 25, die mit ihren oberen Kanten 27 unter die Trägerplatte greifen.

Die Figuren 11 bis 23 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Tastschalters mit einer Schnappkontaktfederanordnung gemäß dem vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Diese zweite Ausführung läßt sich verwenden, wenn die Gehäuse der einzelnen Tastschalter eine Tastenfeldeinheit bilden. Die einzelnen Tastschalter finden Aufnahme in einem Gehäuse, das eine für alle Tastschalter gemeinsame Abdeckung 1oo hat, wie Figur 11 und 12 am besten erkennen lassen. Die Abdeckung 1oo ist ein vollständig aus einem Plastikmaterial geformtes Teil, das an der Unterseite genügend zellenförmige Abteilungen, zur Unterbringung einer Vielzahl von individuellen Tastschaltern hat, wie sie bei einer Tastatur einer Schreibmaschine, eines Fernschreibers, einem Eingabegerät für Elektronenrechner oder dergleichen benötigt werden.

Die Abdeckung 1oo besteht aus einer Deckplatte 1o1, die an der Unterseite mit Längsstegen 1o2 und Querstegen 1o3 versehen ist, durch die einzelne Zellen 1o4 zur Aufnahme der einzelnen Tastschalter gebildet werden. Die eine Zelle 1o4 umschließenden Stegwände 1o2 und 1o3 sind jeweils mit senkrecht und kantenparallel angeordneten Stegpaaren 1o6 versehen. Sie bilden zwischen sich eine Führung 1o7 für einen nachfolgend noch näher beschriebenen Tastenstößel 153 (Figur 21). Die Deckplatte 1o1 hat in der Mitte jeder Zelle 1o4 ein rundes

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Loch, das auf der anderen Deckplattenseite von einem runden, hohlen Aufsatz 1o8 umgeben ist, wie die Figur 12 und 21 am besten erkennen lassen. Die Oberseite der Aufsätze 1o8 ist mit einer kreuzförmigen Führung 1o9 (Figur 12) versehen.

Jeweils ein eine Zeile 1o4 begrenzender Längssteg 1o2 ist stirnseitig mit einem Paßstift 111 versehen, während jeweils einer der begrenzenden Querstege 1<73 stirnseitig einen Haltebolzen 112 hat. In gewissen Abständen sind im Bereich der Querstege 103 zylindrische Verdickungen 113 vorgesehen, wobei jede dieser Verdickungen ein Gewindeloch 114 für eine Schraube hat. Einige LängsStege 1o2 ragen über die Zellenmatrix hinaus und bilden zusammen mit der sie entsprechend abdeckenden Deckplatte 1o1 (Figur 12) Ausleger 116 mit öffnungen 117, über die die Tastenfeldanordnung auf oder mit einer anderen Vorrichtung befestigt wird.

Jeder Zellenreihe in der Abdeckung 1oo ist ein Federblechband 12o zugeordnet, das eine Vielzahl von Schnappkontaktfedern 121 umfaßt (Figur 14 bis 18). Das Federblechband 12o hat einen gemeinsamen Längssteg 122 mit in gleichen Abständen angeordneten Querfortsätzen 123. Die Enden der Querfortsätze sind gegabelt und die Enden zu Kontaktfingern 124 gewölbt ,wie Figur 15 in der Seitenansicht zeigt. Unterhalb der Gabelung haben die Querfortsätze 123 jeweils einen rechteckförmigen Ausschnitt 125, in den von der oberen Kante her eine kurze Zunge 126 ragt. In der Mitte zwischen den Querfortsätzen 123 ist der Längssteg 122 mit runden Löchern 127 versehen. Sie dienen in Verbindung mit den Paßstiften 111 dazu das Federblechband 2o beim Montieren einfach und exakt zu positionieren.

Jede Schnappkontaktfeder 121 ist über einen Steg 129 mit dem zugehörigen Querfortsatz 123 verbunden. Nach dem Ausstanzen des Federblechbandes 12o aus einem breiteren Streifen ist die

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Schnappkontaktfeder 121 zuerst ein flaches rechteckiges Stück Federblech. Die Schnappkontaktfedereigenschaft erhält das Blech durch gewölbte Sicken 13o längs dem oberen und unteren Ende des Federblechs. Dadurch wird es zu einer unter Spannung stehenden bogenförmig gewölbten Schnappkontaktfeder 121.

Figur 18 zeigt die Ansicht einer Schnappkontaktfeder 121 von. vorne, in der die,einem Metallbandmaß ähnlich gewölbte Form zu erkennen ist. Wird in dieser Lage oben in der Mitte auf die gewölbte Schnappkontaktfeder 121 gedrückt/ so geht diese mit dem gewünschten Schnappeffekt in die Kontaktlage über. Zwei Kontaktzungen 132 sind aus der Schnappkontaktfeder 121 U-förmig ausgestanzt und gemäß Figur 18 nach unten leicht ausgebogen.

Figur 19 und 2o zeigen ein zweites Federblechband 135 mit einer Vielzahl von Betätigungsfedern 136. Das Federblechband 135 hat einen gemeinsamen Längssteg 137, das in gleichmäßigen Abständen mit runden Löchern 138 (entsprechend den Löchern 127 im Längssteg 122 des Federblechbandes 12o) verseher£_f ^stdie in Verbindung mit den Paßstiften 111 ebenfalls zum exakten Positionieren der Eetätigungsfedern 136 dienen.

Figur 19 zeigt das Federblechband 135 im Zuschnitt. Längliche Querfortsätze 14ozweigen seitlich vom gemeinsamen Längssteg 137 in gleichmäßigen Abständen ab. Jeder Querfortsatz ist mit einer runden Ausnehmung 138 versehen. Sie dienen zur Aufnahme der Haltebolzen 112 in der Gehäuseabdeckung. Jede Betätigungsfeder 136 schließt rechtwinklig in einem Stück an den zugehörigen Querfortsatz an. Die Federn 136 haben ein rechteckförmiges Endstück 143, das in Höhe einer Knicklinie 144 in ein trapezförmiges Mittelteil 145 übergeht, das seinerseits wieder ein Teil mit dem jeweiligen Querfortsatz 14o ist.

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Die ursprünglich flachen Betätigungsfedern 136 werden sodann in mehreren Schritten zu der aus Figur 2o ersichtlichen Form gebogen. Zuerst wird nahe der Knicklinie 144, die durch eine strichpunktierte Linie 148 in Figur 19 gekennzeichnet ist, eine runde Sicke oder Vertiefung 147 eingepreßt. Danach wird das freie Ende 149 der Feder 136 entlang einer strichpunktierten Linie 15o (Figur 19) sickenartig eingeformt, wie die Seitenansicht der Figur 2o erkennen läßt. Zum Schluß wird die Betätigungsfeder 136 entlang der Knicklinie 144 und in Höhe der Übergangsstelle vom Mittelteil 145 zum Querfortsatz 14o nach oben gebogen, gemäß Figur 2o.

Jeder Tastschalter hat einen Tastenstößel 153 (Figur 13 und 21 bis 23), der vornehmlich ein aus einem Plastikmaterial geformtes, einstückiges Teil ist. Der Tastenstößel 153 hat eine Grundplatte 154, die mit zwei diametral angeordneten Führungsnocken 155 versehen ist. Letztere haben nach unten gerichtete Anschlagnasen 156. Quer dazu ist die Grundplatte mit einer ersten, schmalen Führungslasche 157 und auf der Gegenseite mit einer zweiten, breiten Führungslasche 158 versehen.

Die Grundplatte 154 ist in der Mitte mit einem rechteckfömigen Schaft 159 versehen, der im oberen Teil an den Breitseiten Führungsblocks 16o hat, so daß der Schaft in diesem Teil einen kreuzförmigen Querschnitt hat. Dieser entspricht der kreuzförmigen Führung 1o9 im Aufsatz 1o8 der Deckplatte 1o1. Auf dem Schaft sitzt ein kreuzförmiges Kopfteil 161, auf das ein herkömmlicher Tastenknopf 162 (Figur 21) aufsteckbar ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kopfteil 161 in einem Winkel zum Schaft 159 angeordnet, so daß der aufgesteckte Tastenknopf 162 leicht geneigt ist. Ist keine Schrägstellung des Tastenknopfes gewünscht, so steht das Kopfteil 161 senkrecht.

Figur 13 zeigt in Teilansicht ein montiertes Tastenfeld 164 gemäß Figur 11, 12 und 14 bis 23 von unten in teilweiser

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Schnittdarstellung, die in Ebenen A bis E unterteilt die einzelnen Montagesehritte erkennen läßt. Die Ebene A zeigt die Abdeckung 1oo in der Sicht von unten. Die Ebene B zeigt die in die einzelnen Zellen 1o4 eingesetzten Tastenstößel

153. Die Abbildung läßt erkennen, wie die Tastenstößel über ihre Führungsnocken 155 und Führungslaschen 157 und 158 in den Zellen gelagert sind. Gleichzeitig wird (nicht sichtbar) der Tastenschaft 159 in der Führung 1o9 geführt. Es ragt auf der Gegenseite mit dem Kopfteil 161 aus der Abdeckung 1oo heraus.

Die Ebene C zeigt die aufgelegten Federblechbänder 135, die über die Paßstifte 111 so positioniert werden, daß jeder Zelle 1o4 eine Betätigungsfeder 136 zugeordnet ist. Die Bänder 135 werden zusätzlich durch die Haltebolzen 112, die in der beschriebenen Weise in die runden Ausnehmungen 141 der Querfortsätze 14o (Figur 19) greifen, in der Sollage gesichert.

Die Ebene D zeigt den Zustand der eingelegten Federblechbänder 12o mit den im Zellenabstand seitlich abstehenden Schnappkontaktfedern 121. Auch hier dienen die Löcher 127 im Längssteg 122 in Verbindung mit den Paßstiften 111 zur Positionierung der Schnappkontaktfedern 121 in der Mitte über den einzelnen Zellen 1o4. Mit den Ausschnitten 125 greifen die Querfortsätze 123 über die Haltebolzen 112. Die Zungen 126 bewirken dabei einen Klemmsitz auf den Bolzen 112.

Die eingelegten Bänder mit den Schnappkontaktfedern 121 werden gemäß Schnittebene E von einer Isolierfolie 165 abgedeckt, die zur Positionierung mit Löchern 166 versehen ist, die ihrerseits mit den Paßstiften 111 und den Bolzen 112 korrespondieren. In Ausrichtung auf die einzelnen Zellen 1o4 ist die Folie 165 mit relativ großen runden Ausschnitten 167 versehen, durch die die Kontaktzungen 132 der Schnappkontaktfedern 121 (Figur 14) freiliegen. Weiterhin ist in jeder Reihe mit Aus-

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schnitten 167 mindestens eine kleinere runde öffnung 168 in der Folie vorgesehen, die jeweils mit einem Kontaktfingerpaar 124 korrespondiert.

Der letzte Montageschritt ist die Befestigung einer Leiterplatte 17o auf der Folie 165. Die Leiterplatte 17o hat zu diesem Zweck eine Vielzahl von Paßlöchern, die auf die Paßstifte 111 und die Haltebolzen 112 ausgerichtet sind und eine exakte Ausrichtung der Leiterplatte auf die zuvor montierten Teile der Tastschalter gewährleisten. Die Befestigung der Leiterplatte erfolgt durch Schrauben 173, die in die vorbeschriebenen Gewindebohrungen 114 in der Abdeckung 1oo (Figur 11) greifen. Die Leiterplatte 17o bildet gleichzeitig die Bodenplatte des Tastenfeldes 164.

Die Leiterplatte 17o ist auf der Innenseite mit einer Vielzahl von Leiterbahnen 175 versehen, wie sie in Figur 13 andeutungsweise gestrichelt dargestellt sind. Jede dieser Leiterbahnen quert einen der Ausschnitte 167 in der Folie 165, so daß eine leitende Verbindung mit den durch die Ausschnitte greifenden Kontaktzungen 132 besteht. Die auf den Leiterplatten vorgesehenen Nulleiterbahnen 176 verlaufen quer zu den öffnungen 168 in der Folie, so daß eine elektrische Verbindung mit den durch diese öffnungen greifenden Kontaktfingem124 gegeben ist. Durch das Drücken einer Taste des vorbeschriebenen Tastenfeldes wird die zugehörige Feder 121 zum Umschnappen veranlaßt, so daß dessen Kontaktzungen 132 zur Anlage gegen die darunter befindliche Leiterbahn 175 gelangt und damit ein vorgegebener Stromkreis geschlossen wird.

Die obere Stellung des Tastenstößels 153 ist durch Anschlag der Tastenstößelgrundplatte 154 gegen die Unterseite der Gehäusedeckplatte 1o1 (Figur 21) bestimmt. Der Tastenhub bei einer Betätigung wird durch die Auflage der Anschlagnasen auf der Leiterplatte 17o bzw. auf der Folie 165 begrenzt.

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Wie in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel bereits erwähnt sind die Eetätigungsfedern 136 und die Schnappkontaktfedern 121 so ausgelegt, daß der Schaltvorgang mit sensitiver Rückmeldung an die Bedienungsperson durch den Schnappeffekt erfolgt, bevor der Tastenstößel 153 die untere Anschlaglage erreicht hat. Auch hier wird durch ein hysteresisförmiges Schaltverhalten ein Flattern des betätigten Kontaktes verhindert.

7 Blatt Zeichnungen

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Claims (9)

Dipl.-Phys. Leo Thul Stuttgart l.Muller - R.A.Palmer - H.R.Marker 5-5-3 INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, New York Patentansprüche

1.) Tastschalter, bestehend aus einem Gehäuse, in dem ein erster und ein zweiter Kontaktstift fest angeordnet sind, wobei der erste Kontaktstift der ortsfeste Teil eines Schaltkontaktes ist, während der zweite Kontaktstift mit dem einen Ende einer Schaltfeder elektrisch verbunden ist, deren anderes, freies Ende im unbeeinflußten Zustand dicht über dem Schaltkontakt steht und daß im Gehäuse ein Tastenstößel verschiebbar gelagert ist, der bei einer Betätigung das freie Ende der Schaltfeder in Anlage gegen den als Schaltkontakt dienenden ersten Kontaktstift bringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfeder eine Schnappkontaktfeder (32, 121) ist, daß eine einseitig ortsfest im Gehäuse (11) des Tastschalters (1o) gelagerte Betätigungsfeder (48) vorgesehen ist, die mit der Schnappkontaktfeder (32) im montierten Zustand des Tastschalters (1o) in Berührung steht und deren freies Ende (5o) nach oben abgebogen ist und daß der Tastenstößel (65) über einem Ausleger (72) nur mit dem freien Ende (5o) der Betätigungsfeder (48) in Berührung steht.

o1. September 198o -/-

vHy/fö

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2. Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsfeder (48) in Höhe einer Knicklinie

(54) abgebogen ist, daß die Betätigungsfeder im Eereich der Knicklinie auf der Schnappkontaktfeder (32) aufliegt und daß die Berührung zwischen den beiden Federn (32 und 48) etwa in Höhe der Mittelachse des Tastenstößels (65) liegt.

3. Tastschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappkontaktfeder (32) und die Betätigungsfeder (48) zentrisch übereinander angeordnet sind und daß beide Federn mit Mittenausnehmungen (Loch 37 und Ausschnitt 52) versehen sind, durch die der Tastenstößel

(65) freibeweglich hindurchragt.

4. Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastenstößel (65) ein kreuzförmiges Kopfteil

(66) zur Aufnahme eines Tastenknopfes (95) hat, daß der Tastenstößel (65) unterhalb dieses Kopfteils (66) mit einem profilierten Führungsschaft (67) versehen ist, der einer Führung (9o) im Gehäuse (11) entspricht und daß an den Führungsschaft (67) ein zylindrischer Führungsstift (71) in axialer Richtung anschließt, der im unteren Teil des Gehäuses (11) geführt ist.

5. Tastschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) aus einer Abdeckung (75) und einem Schaltersockel (12) besteht und daß letzterer eine zentrisch angeordnete Nabe (21) hat, die mit einem Sackloch (22) versehen ist und daß dieses Sackloch (22) die Führung für den Führungsstift (71) ist.

6. Tastschalter nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappkontaktfeder (32) ein als Schnappelement ausgebildetes Mittelteil (41) hat, das von je

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einem Seitenteil (42) flankiert ist, daß die Betätigungsfeder (48) nur auf dem Mittelteil (41) der Schnappkontaktfeder (32) aufliegt und daß die Nabe (21) mit erhabenen seitlichen Auflagen (23) versehen ist, auf denen sich die Schnappkontaktfeder (32) mit ihren Seitenteilen (42) abstützt.

7. Tastschalter nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (75) des Gehäuses (11) einen seitlichen Ansatz (92) hat, durch den der Innenraum einseitig vergrößert ist und daß in diese Erweiterung das freie Ende (5o) der Betätigungsfeder (48) und der Ausleger (72) des Tastenstößels (65) ragt.

8. Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einseitige ortsfeste Lagerung der Schnappkontaktfeder (32) und der Betätigungsfeder (48) durch den zweiten Kontaktstift (56) erfolgt und daß in der Abdeckung (75) des Gehäuses (11) oberhalb des zweiten Kontaktstiftes (56) ein Klemmsteg (9 4) angeordnet ist, der im montierten Zustand des Gehäuses auf den Kontaktstift (56) drückt.

9. Zu einem Tastenfeld zusammengefaßte Tastschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, das aus einer gemeinsamen Deckfläche (1o1) besteht, die an der Unterseite mit Längs- und Querstegen (1o2, 1o3) versehen ist, durch die vorzugsweise quadratische Schalterzellen (1o4) gebildet werden, und daß diese Zellen (1o4) nach den montierten Tastschaltern durch eine gemeinsame Leiterplatte (17o) von unten abgedeckt werden.

1o. Tastschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappkontaktfedern (121) und die Betätigungsfedern (136) für die in einer Reihe angeordneten Tastschalter über gemeinsame Längsstege (122 bzw. 137) miteinander verbunden sind.

o1. September 19 8o vlly/fö

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