DE29903967U1

DE29903967U1 - Tastenelement

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Publication number: DE29903967U1
Application number: DE29903967U
Authority: DE
Original assignee: ZF Electronics GmbH
Current assignee: ZF Electronics GmbH
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 1999-05-12
Anticipated expiration: 2009-03-05

Description

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Tastenelement

Die Erfindung betrifft ein Tastenelement mit einem Gehäuseoberteil und einem darin ausgebildeten Gehäusedom, der in seinem Innern eine Führungskontur aufweist, in welcher ein durch Anschläge gegen Herausfallen nach oben gesicherter und beim Betätigen des Tastenelements auf ein Federelement wirkender Stößel verschiebbar ist.

Ein derartiges Tastenelement ist durch die GM 91 13 199 bekannt, wobei der im wesentlichen kreisrunde Schaft des Stößels einstückig mit dem Tastenkopf verbunden ist und daher von oben in die Führungskontur des Gehäusedoms eingesetzt werden muß. Um zu verhindern, daß der Tastenstößel nach oben aus der Führungskontur herausfallen kann, sind an der Unterseite des Schaftes Federelemente angebracht, die mit Rasten hinter die Unterseite des Gehäusedoms greifen. Die federnd nach unten verschiebbaren und auf die Schaltfolien wirkenden Gummidome einer Gummimatte drücken in der Ruhelage die Rasten der Federelemente gegen die Unterseite der Gehäusedome. Damit bei der geforderten langen Lebensdauer der Tastenelemente infolge der Abnutzung auch nach häufiger Betätigung eine sichere Verrastung des Tastenstößels nach oben gewährleistet ist, müssen die Federelemente verhältnismäßig steif sein und die Rasten weit unter den Gehäusedom greifen. Aus diesem Grund ist es erforderlich, in dem Schaft längs Mantellinien verhältnismäßig lange Einschnitte vorzusehen, damit die Federelemente mit den Rasten weit genug nach innen verbogen werden können, um den Tastenstößel einsetzen und in eine Lage verschieben zu können, in der die Rasten unter die Unterseite des Gehäusedoms eingreifen.

Durch diese Notwendigkeit, den Schaft des Stößels zu schlitzen, wird es erforderlich, im Interesse einer ausreichenden Stabilität den Gehäusedom unverhältnismäßig lang auszubilden. Dies vergrößert die Bauhöhe des Tastenelements. Da der Schaft des Stößels mit dem Tastenkopf einstückig ausgebildet ist, ergeben sich auch gewisse Nachteile für die Bestückungsflexibilität, da ein Austausch von Tastenköpfen bzw. eine Anpassung an unterschiedliche Anforderungen der Beschriftung der Tasten-

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köpfe nur mit entsprechender Vorrathaltung möglich ist. Eine Verschlechterung des Kraft-Wegdiagramms ergibt sich im Laufe der Zeit aufgrund der Tatsache, daß der kreisrunde Schaft des Tastenstößels in einer ebenfalls kreisrunden Führungskontur verschiebbar ist und lediglich durch eine längs verlaufende Rippe gegen Verdrehung stabilisiert wird. Diese Führung des Schaftes auf seiner gesamten Oberfläche in einer entsprechend ausgebildeten Führungskontur bringt es mit sich, daß ein Verschmutzen der Gleitflächen über die Lebensdauer nicht zu verhindern ist, was sich als Verschlechterung des Kraft-Wegdiagramms auswirkt.

Durch die DE-OS 35 30 050 wird ein Tastenelement beschrieben, bei dem ein in einer viereckigen Führungskontur verschiebbarer Tastenstößel mit austauschbarem Tastenkopf Verwendung findet. Auch bei diesem Tastenelement sind am Stößel seitlich angebrachte Blattfedern mit Rasten ausgebildet, die unter die Unterseite des Gehäusedoms greifen und ein Herausfallen des Stößels nach oben verhindern. Dabei wirken diese Rasten ebenfalls gleichzeitig als Anschlag für die Ruhestellung des Stößels, der durch eine Feder nach oben gedrückt wird, welcher an einem quer unterhalb des Stößels verlaufenden Steg sein Gegenlager findet. Durch diesen Aufbau wird ein Herausfallen des Tastenstößels sowohl nach oben wie auch nach unten verhindert. Der in seinem Aufbau im wesentlichen quadratische Stößel läuft in einer entsprechenden quadratischen Führungskontur, wobei in den Eckbereichen des Stößels Rippen angebracht sind, die in entsprechende Ausnehmungen in den Ecken der Führungskontur eingreifen. Aufgrund dieser Ausgestaltung ergibt sich auch bei diesem Tastenelement die Schwierigkeit, daß über längere Betriebsansätze die Gleitflächen zwischen Stößel und der Innenseite des Gehäusedoms verschmutzen können, was sich auf das Kraft-Wegdiagramm ebenfalls verschlechternd auswirkt. Im übrigen ist der Aufbau sehr kompliziert und die Montage verhältnismäßig schwierig und umständlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tastenelement zu schaffen, bei dem die vorausstehend erläuterten Schwierigkeiten überwunden werden, wobei ein sehr niedriger miniaturartiger Aufbau des Tastenelements möglich ist. Dabei soll der Tastenstößel derart über Kopf in die dafür vorgesehene Führungskontur des Gehäusedoms beim Bestücken des Tastaturgehäuses einsetzbar sein und nach dem Umdrehen des Gehäuses in seine Gebrauchslage die Stößel in den Gehäusedomen halten, damit sie aufgrund ihres Eigengewichts bzw. eines geringfügigen Drucks entgegen ihrer Montagerichtung nicht aus der Führungskontur herausfallen können. Im übrigen soll

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dafür gesorgt werden, daß auch über lange Lebensdauer durch Einwirkung von Schmutz keine Verschlechterung des Kraft-Wegdiagramms infolge sich erhöhender Reibung einstellt.

Ausgehend von dem eingangs erwähnten Tastenelement wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im unteren Bereich der Führungskontur in das Innere des Gehäusedoms ragende Rasten angebracht sind, daß im oberen Bereich des Stößelschaftes zumindest eine in einer beim Einsetzen des Stößels von unten in die Führungskontur über die Raste volumenelastisch hinwegschiebbare Noppe angebracht ist, und daß ein auf den Stößel aufsetzbarer Tastenkopf mit einem Anschlag versehen ist, der durch Anliegen am Dom die Verschiebung des Stößels nach unten begrenzt, wobei die Noppe in unterster Stößellage nicht mit der Raste in Berührung kommt.

Durch diesen Aufbau des Tastenelementes wird in vorteilhafter Weise die Möglichkeit einer sehr niederen Bauhöhe geschaffen, wobei die am Stößelschaft angebrachten, vorzugsweise kugelsegmentförmigen Erhebungen oder Noppen aufgrund der volumertelastischen Nachgiebigkeit sowohl des Stößelschaftes als auch des Gehäusedoms beim Einsetzen des Stößels von unten in die Führungskontur des Gehäusedoms leicht über die Raste hinwegbewegt werden kann und hinter der Raste einschnappt. Dadurch wird ein kostengünstiger Verlierschutz für die Vormontage des Tastaturoberteils geschaffen, in dem ein Herausfallen des Stößels nach unten während der Montage der Tastatur verhindert wird. Durch das Vorsehen der Noppe an dem Stößelschaft, die mit geringer Kraft über die Raste hinwegverschiebbar ist, kann auf ein Schlitzen des Stößelschaftes verzichtet und damit eine wesentlich niedrigere Bauhöhe bei zumindest gleichbleibender Führungsstabilität für das Tastenelement erreicht werden.

Zweckmäßigerweise sind im Innern der Führungskontur mehrere Rasten in gleichmäßiger Verteilung und auf der Außenseite des Stößelschaftes zumindest eine Noppe angebracht. Dadurch kann der Stößel wahlweise um 90° in Bezug auf seine Längsachse drehbar montiert werden, wobei er immer mit einer der vier Rasten im Innern der Führungskontur zusammenwirkt. Diese Ausgestaltung der Erfindung bietet den Vorteil für ein Tastenelement, Tastenstößel zu schaffen, der sehr einfach und platzsparend ausgestaltet werden kann und einen sehr kostengünstigen Verlierschutz für die Vormontage hat. Dies gewährleistet mit großer Sicherheit daß während der Vormontage bzw. der Endmontage der Tastatur die vormontierten Tastenstößel nicht mehr aus

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ihrer Führung herausfallen können.

Im Interesse einer stabilen Führung des Stößels in der Führungskontur des Gehäusedoms ist vorgesehen, daß der Stößel aus einem rundzylindrischen Schaft mit daran längs Mantelflächen im 90°-Abstand verlaufenden, über den oberen Rand des Stößelschaftes überstehenden Rippen versehen ist, wobei die zumindest eine Noppe im kreiszylindrischen Schaft in der Mitte zwischen zwei benachbarten Rippen angebracht ist. Diese Rippen verlaufen in vorteilhafter Weise längs den Eckbereichen eines Quadrats.

Um beim Einsetzen des Stößels nicht an eine bestimmte Drehposition gebunden zu sein, sieht die Erfindung ferner vor, daß an der Führungskontur im Innern des Gehäusedoms jeweils in der Mittellage zwischen benachbarten Stößelrippen eine Raste angebracht ist. Dabei wird von einer inneren Führungskontur ausgegangen, die einen quadratischen Querschnittsverlauf hat. Durch diese Ausgestaltung wird eine Verdrehsicherung bewirkt.

Damit sich das Kraft-Wegdiagramm auch bei rauhem Betrieb über die Lebensdauer nicht wesentlich verändert, sieht die Erfindung vor, daß zwischen dem kreiszylindrischen Schaft und den daran angebrachten Rippen ein Freiraum vorhanden ist, der nach außen von der inneren Führungskontur des Gehäusedoms begrenzt wird. Dadurch werden Staubtaschen geschaffen, in denen sich Verschmutzungen ablagern können, ohne daß dadurch die Reibung des Stößels längs den Führungsrippen beeinträchtigt wird.

Eine Verringerung der Reibung und der Erhöhung der Lebensdauer dient auch erfindungsgemäß die Herstellung des Tastaturgehäuses bzw. der Gehäusedome aus thermoplastischen Copolymeren, aus Styrol und Butadien und die Verwendung von Polyoxymethylen für die Herstellung der Stößel.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 ein Tastenelement gemäß der Erfindung in Ruhelage;
Fig. 2 ein Tastenelement gemäß der Erfindung in Arbeitslage;

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Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1 mit dem Tastenstößel in Draufsicht;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Tastenstößel langer Linie IV-IV.

Das in den Fig. 1 und 2 im Schnitt dargestellte Tastenelement besteht aus einem im Tastaturgehäuse einstückig ausgebildeten Gehäusedom 11 mit einer in seinem Innern ausgebildeten Führungskontur, welche im Querschnitt einen quadratischen Verlauf hat. In dieser Führungskontur ist ein Tastenstößel 12 längsverschiebbar angeordnet. Dieser Stößel besteht gemäß Fig. 4 aus einem Schaft 16 mit einem kreiszylindrischen Umfang, der an seiner äußeren Mantelfläche im 90°-Abstand längsverlaufende Rippen 14 trägt, die im Interesse einer stabilen Längsführung in der Führungskonrur über den oberen Rand des Stößelschaftes überstehen. Auf der Oberseite ist der Tastenstößel 12 mit einem Steckkreuz 18 versehen, über welches ein entsprechend ausgebildetes Gegenstück auf der Innenseite eines Tastenkopfes 20 steckbar ist, um den Tastenkopf fest mit dem Stößel 12 zu verbinden.

Die am kreiszylindrischen Schaft des Tastenstößels 12 angebrachten Rippen 14 greifen in den Eckbereich der im Querschnitt quadratischen Führungskontur ein und bewirken die erforderliche geradlinige Längsführung des Stößels 12 im Gehäusedom 11.

Wie aus Fig. 1 und 3 entnehmbar, sind im unteren Bereich der Führungskontur in das Innere des Gehäusedomes 11 ragende Rasten 22 angebracht, die jeweils zwischen zwei benachbarten Rippen 14 ausgebildet sind und in einen Freiraum 24 ragen, der sich zwischen den Rippen, dem kreiszylindrischen Schaft 16 und der inneren Führungskontur des Gehäusedomes befindet.

Die Rasten 22 stellen zusammen mit einer am kreiszylindrischen Schaft 16 des Stößels im oberen Bereich angebrachte Nocke 24 einen einfachen, sowie platzsparenden und damit kostengünstigen Verlierschutz bei der Vormontage des Tastenstößels in dem Tastenelement dar, indem der Stößel von unten in die Führungskontur eingesetzt und die Noppe 24 über die zugeordnete Raste 22 hinweggeschoben wird, was aufgrund einer volumenelastischen Verformung möglich ist. Damit kann der Stößel 12 nicht mehr aus der Führungskontur während der Restmontage der Tastatur herausfallen, wenn der Gehäuseoberteil nach der Vormontage der Stößel umgedreht wird. Da die Noppen und die Raste lediglich für die Vormontage von Bedeutung sind, können sie so klein und fein ausgeführt werden, daß die Stößel weder aufgrund ihres Eigenge-

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wichtes bzw. eines geringfügigen Druckes entgegen ihrer Montagerichtung nach dem Verschwenken des Tastaturoberteils in die Gebrauchslage aus der Fühmngskontur herausfallen können.

Aus den Fig. 1 und 2 geht das Zusammenwirken des Tastenstößels 12 mit dem Gummidom 28 einer Gummimatte 30 hervor. Die Gummimatte 30 liegt über nicht dargestellten Schaltfolien, welche die Schaltfunktion beim Eindrücken des Gummidoms 28 bewirken. Diese Arbeitslage ist in Fig. 2 dargestellt. In dieser Arbeitslage wird der Gummidom 28 elastisch verformt und drückt aufgrund der Rückstellkraft den Tastenstößel wieder nach oben, sobald die Taste freigegeben ist. Diese Bewegung nach oben wird durch Anschläge 32 begrenzt, die auf der Unterseite des Gehäusedoms 11 bei der Aufwärtsbewegung zur Anlage kommen.

Um die Abwärtsbewegung des Tastenstößels und damit eine zu starke Belastung der Gummimatte bei kraftvoller Betätigung des Tastenkopfes zu begrenzen, ist ferner in dem Tastenkopf eine Anschlagrippe 34 angebracht, die bei kraftvoller Betätigung des Tastenkopfes eine Abwärtsbewegung des Stößels 12 durch Anschlag an der oberen Stirnfläche des Gehäusedomes 11 begrenzt. Diese Lage des Tastenkopfes ist in Fig. 2 gezeigt und verhindert eine über die Betätigungsverformung der Gummimatte hinausgehende Verformung des Gummidomes.

Der sich durch die Formgebung des Tastenstößels 12 zwischen diesem und dem Gehäusedom 11 ergebende Freiraum 24 dient nicht nur der Verringerung der Reibung des Stößels innerhalb der Fühmngskontur, sondern auch als Staubtasche, in der sich bei einem rauhen Betrieb Verschmutzung ansammeln kann, ohne daß die Reibung zwischen den Rippen 14 und dem Gehäusedom 11 wesentlich verschlechtert wird. Dadurch läßt sich auch bei langer Lebensdauer und häufiger Benutzung in ungünstiger Umgebung erreichen, daß das Kraft-Wegdiagramm im rauhen Betrieb im wesentlichen gleich bleibt und die Qualität der Kontaktgabe aufrechterhalten wird. Eine Verbesserung der Gleiteigenschaften zwischen Stößel 12 und der Fühmngskontur des Gehäusedomes 11 wird auch dadurch erreicht, daß das Tastaturgehäuse aus einem anderen Material wie der Stößel hergestellt wird. Es ist vorgesehen, daß der Gehäusedom 11, el. h. das Tastaturoberteil aus einem thermoplastischen Copolymer aus Styrol und Butadien (SB) hergestellt ist, wogegen für den Tastenstößel 12 Polyoxymethylen (POM) Verwendung findet, da diese beiden Materialien ein sehr gutes Gleitverhalten aufeinander haben.

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Die Tatsache der an vier Seiten der Fühmngskontur im Gehäusedom 11 angeordneten Rasten 22 ermöglicht, daß mit dem das Einsetzen des Tastenstößels 12 dieser in jeder beliebigen Drehlage über eine Raste 22 verschoben wird. Damit wird die Montierbarkeit des Stößels in jeder Drehlage erheblich erleichtert und der Stößel unverlierbar vormontiert.

Die Maßnahmen der Erfindung bieten in vorteilhafter Weise die Möglichkeit der Herstellung eines Tastenelementes mit sehr niedriger Bauhöhe, wobei ein sicherer Verlierschutz während der Vormontage gewährleistet wird, ohne daß für diese Sicherheit große Aufwendungen und räumlich voluminöse Gestaltungen, wie beim Stand der Technik, erforderlich sind. Trotz dieser erheblichen Vereinfachung und Verkleinerung wird eine sichere stabile Längsführung gewährleistet, da auf die beim Stand der Technik üblichen Federzungen für entsprechende Tastenelemente verzichtet werden kann. Schließlich wird die Lebensdauer durch den Verlierschutz in keinster Weise beeinträchtigt, vielmehr ermöglicht die Ausgestaltung gemäß der Erfindung auch für den rauhen Betrieb eine sehr lange Lebensdauer mit einem nahezu gleichbleibenden Kraft-Wegdiagramm, da das Tastenelement nicht staubempfindlich ist.

Claims

CH90G-5174 ·..· · · I. •Patenpnsprüche

1. Tastelement mit einem Gehäuseoberteil und einem darin ausgebildeten

Gehäusedom, der in seinem Innern eine Führungskontur aufweist, in welcher ein durch Anschläge gegen Herausfallen nach oben gesicherter Stößel vorhanden und ein auf ein Federelement wirkender Tastenstößel beim Betätigen des Tastenelements längsverschiebbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß im unteren Bereich der Führungskontur in das Innere des Geshäusedomes (11) ragende Rasten (22) angebracht sind,

daß im oberen Bereich des Stößelschaftes (16) zumindest eine in einer beim Einsetzen des Stößels (12) von unten in die Führungskontur über die Raste (22) volumenelastisch hinwegschiebbare Noppe (24) angebracht ist,

und daß ein auf den Tastenstößel (12) aufsetzbarer Tastenkopf (20) mit einem Anschlag (34) versehen ist, der durch Anliegen am Gehäusedom (11) die Verschiebung des Stößels (12) nach unten begrenzt, wobei die Noppe (24) in unterster Stößellage nicht mit der Raste (22) in Berührung kommt.

2. Tastenelement nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Tastenstößel (12) aus einem kreiszylindrischen Stößelschaft (16) mit daran längs Mantellinien im 90°-Abstand längsverlaufenden, über den oberen Rand des Stößelschaftes überstehenden Rippen (14) versehen ist,

und daß die zumindest eine Noppe (24) am kreiszylindrischen Stößelschaft (16) in der Mitte zwischen zwei benachbarten Rippen (14) angebracht ist.

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3· Tastenelement nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Rippen (14) längs den Eckbereichen eines Quadratquerschnittes verlaufen.

4. Tastenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß an der Führungskontur im Innern des Gehäusedomes (11) jeweils in Mittellage zwischen benachbarten Rippen (14) vier Rasten (22) angebracht sind.

5. Tastenelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die innere Führungskontur im Innern des Gehäusedoms (11) einen quadratischen Querschnittsverlauf hat.

6. Tastenelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen dem kreiszylindrischen Stößelschaft (16) und den daran angebrachten Rippen (14) ein Freiraum (24) vorhanden ist, der nach außen von der inneren Führungskontur begrenzt "wird.

7. Tastenelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß das Tastaturgehäuse bzw. die Gehäusedome (11) aus einem thermoplastischen Copolymer, aus Styrol und Butadien (SB) und der Stößel aus Polyoxymethylen (POM) hergestellt ist.