186702. lajstromszámú szabadalom • Nyomógombos kapcsoló
1 186 702 2 A találmány tárgya nyomógombos kapcsoló, amelynek háza, a házban elhelyezeti és egyirányú elmozdulásra megvezetett, nyomóteste, a nyomótesttel összekapcsolt rugalmas anyagú mozgóérintkezője és a mozgóérintkezővel munkaállapotban kapcsolódó nyugvóérintkezője van. Nyomógombos kapcsolókat az elektronika, különösen pedig a számítástechnika területén széleskörűen alkalmaznak, és a felhasználási céltól függően a kereskedelmi forgalomban számos típusuk beszerezhető. Az adatbevitelre használt nyomógombos kapcsolók használhatóságának feltételét képezi a jó kezelhetőség, a kapcsolási biztonság és a megbízhatóság. A jó kezelhetőség elsősorban ergonómiai tényezőktől függ. Ezen tényezők között elsődleges szerepe van a nyomóerő nagyságának, a kapcsolási úthossznak és a nyomóerő változásának az elmozdulás függvényében. A tapasztalatok alapján a kapcsolási úthossz 3-4 mm között optimális. A kapcsolás kiváltásához szükséges nyomóerő maximális értéke 0,1 N lehet. A kapcsolási érzet kialakulása szempontjából lényeges szerepet játszik a kapcsoló reakcióerejének változása az elmozdulás függvényében. Általában a nyomógombos kapcsolók működtetése valamilyen rugóerő feszítése ellenében történik. A rugókra jellemző karakterisztika olyan, hogy az elmozdulás függvényében növekvő ellenállást fejtenek ki, tehát a nyomóerő-szükséglet a nyomógomb lenyomásakor fokozatosan növekszik. A tapasztalatok szerint az ilyen növekvő erőszükséglet nem kelt a kezelőben kellemes kapcsolásérzetet, és a kezelő nem érzékeli, hogy a kapcsolás ténylegesen megtörtént. A kapcsolási biztonságot a kapcsolóelem megbízhatósága határozza meg. A legnagyobb biztonságot az úgynevezett érintkező nélküli kapcsolók nyújtják, amelyek általában mágneses, kapacitív vagy induktív elven működnek. Az érintkező nélküli kapcsolók ára azonban többszöröse az érintkezős kapcsolókénak, térfogatuk azokét lényegesen meghaladja. Érintkezős kivitelű kapcsolóelemek megbízhatóságát elsősorban az érintkezők kivitele, anyaga határozza meg. A mechanikus kapcsolat miatt fokozott a kopásveszély, a használat során erózió léphet fel, illetve a felületi galvánréteg oxidációja az élettartamot csökkenti. A fenti hátrányok ellenére alacsony áruk és kis térfogatuk miatt érintkezős kapcsolókat széleskörűen alkalmaznak. A megbízhatóság fokozására már számos javaslat született, de ezek egyike sem tudott az érintkező nélküli kapcsolókkal összemérhető megbízhatóságot biztosítani. A számítástechnika területén, különösen billentyűzetekhez az utóbbi időben elteijedten használnak olyan érintkezős kapcsolókat, amelyek mozgóérintkezőjét villamosán vezető gumikorong képezi, és amelyek működtetéskor nyomtatott áramköri lapon elrendezett vezetősávokból álló nyugvóérintkezőknek ütköznek. A gumikorong villamos vezető kapcsolatot létesít az alatta lévő érintkezősávok között. A villamos vezető gumiból készült érintkezők élettartama nagy, kifáradás veszélye gyakorlatilag nem lép fel, hátrányuk viszont, hogy a megbízható kapcsolat létrehozásához a gumikorongot viszonylag nagy erővel kell az érintkezősávoknak nekinyomní, és ez az erőszükséglet az érintkezősávok galvánrétegeinek esetleges oxidációja vagy szennyeződése miatt idővel egyre növekszik. A kapcsolat létrejöttekor nincs relatív elmozdulás 2 a mozgóérintkezőt képező gumikorong és a vezetősávok között, ezért a más konstrukcióknál fellépő öatisztító hatás itt nem érvényesül. Az ilyen jellegű kapcsolóknál a kapcsolási érzet sem kedvező, mert a legnagyobb erőt a kapcsolási út végén kell kifejteni, amikor a gumikorong az érintkezősávoknak ütközik. Ha a nyomógombot vagy billentyűt kisebb erővel nyomjuk meg, akkor bizony tálán érintkezés keletkezik. A találmány feladata olyan nyomógombos kapcsoló létrehozása, amely érintkezős típusú és ennek ellenére használhatóság, kapcsolási biztonság és élettartam tekintetében összemérhető az érintkező nélküli típusokkal, amely azonban kisebb méretek mellett és alacsonyabb áron előállítható. A találmány szerint felismertük, hogy a kapcsolási érzet akkor válik igen kedvezővé, hogyha az elmozdulás függvényében a nyomóerőszükséglet egy kezdeti viszonylag magas értékről hirtelen lecsökken. Az ilyen, az elmozdulással csökkenő nyomóerő-szükséglet átbillenés jellegű érzetet nyújt a kezelő számára, akikben ekkor a megbízható kapcsolás érzete keletkezik. Mivel az emberi ujj egy nyomógomb működtetésekor legalábbis durva közelítéssel állandó erejű erőgenerátomak tekinthető, az elmozdulás függvényében csökkenő nyomóerő szükséglet eredményeként az elmozdulás-sebesség függvény növekvő értékű lesz, és a mozgóérintkező viszonylag nagy sebességgel és hirtelen éri el ütköztetett állását. Éppen az a sebességnövekedés kelti a megbízható és határozott érintkezés érzetét. Ennek a felismerésnek a kihasználásával a találmány szerint nyomógombos kapcsolói hoztunk létre, amelyre jellemző, hogy mozgóérintkezőjét vezető gumiból készült lapos éríntkezőelem képezi, amelynek megtámasztása az elmozdulás irányába eső alsó és felső szélénél történik, a mozgóérintkezőnek két egymással tompaszöget bezáró része van, és ezek csatlakozásánál az érinfkezőelem középső tartományában egy olyan él képződik, amely az említett iránnyal szöget, előnyösen derékszöget zár be. Az él a két támasztási vonalat összekötő síktól a nyugvóérintkező irányába eltávolított helyzetet vesz fel, és az érintkezőelem egyik megtámasztott széle az erőhatást továbbító nyomó test egy hornyával, másik megtámasztott széle pedig egy rögzített helyzetű alaplemez hornyával kapcsolódik, és munkaállapotban az érintkezőelem éle kapcsolódik a nyugvóérintkezővel. E mellett a kiképzés mellett a nyomáshoz szükséges erőt a gumiból készült lapos érintkezőelem összenyomással szemben kifejtett feszítőereje képezi, amely a deformáció növekedésével rohamosan csökken, ugyanakkor az éríntkezőelem éle nagy sebességgel és nagy felületi nyomás mellett a nyomóérintkezőnek ütődik. Ez a viszonylag nagy nyomás nagy kapcsolási biztonságot eredményez. A két szélen történő horonyban való megtámasztás a lapos érintkezőelem mozgását nem akadályozza, a beakadás veszélye fel sem léphet. A találmány szerinti nyomógombos kapcsoló egy előnyös kiviteli alakjánál az érintkezőelemen az él mögötti lapfelületen egy az éllel párhuzamos horony helyezkedik el. Ez a horony teszi lehetővé, hogy a tompaszögben deformált lapos érintkezőelemen az él éppen a középső tartományban alakuljon ki. Bár a horony alkalmazását nagyon lényegesnek tartjuk, megjegyezzük, hogy az él kialakulását az anyagvastagság fokozatos csökkenésével, vagy az anyag szélességének csökkenésével is meghatározhatjuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
