-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Drucktaste mit einer verbesserten
Tastenknopfführung,
insbesondere auf eine Drucktaste für die Verwendung in Kurzhub-Tastaturen.
-
Computertastaturen
weisen eine Vielzahl von Drucktasten auf, bei denen gewährleistet
sein muss, dass zum einen die Tasten leichtgängig betätigt werden können, dass
aber zum anderen nur ein wohldefinierter Druck auf eine Drucktaste
auch als Tastenbetätigung
erkannt wird. Dabei muss unter anderem auch sichergestellt werden,
dass die Drucktaste nicht verkantet, wenn sie nicht genau in der
Mitte betätigt
wird, entweder weil nach dem Verkanten gar keine Betätigung mehr
möglich
ist und die Taste erst wieder losgelassen werden muss, oder weil
für eine
Betätigung
eine deutlich erhöhte
Kraft aufgewendet werden muss. In beiden Fällen führt das Verkanten der Taste
zu einer unerwünschten
Unterbrechung des Schreibflusses des Benutzers.
-
Insbesondere
bei Kurzhub-Tastaturen, wie sie beispielsweise in Laptops oder in
besonders flachen (Design-)Tastaturen aufgrund der begrenzten Bauhöhe zum Einsatz
kommen, bei denen die Drucktasten bis zum Erkennen einer Betätigung nur
einen geringeren Weg zurücklegen
müssen
als bei normalen Tastaturen, kommt es leicht zu einem Verkanten der
Tasten, da hier eine exakte Führung
des mit der Tastenkappe verbundenen Tastenknopfes besonders schwierig
ist.
-
In
solchen Kurzhub-Tastaturen kommen daher häufig aufwändige Tastenführungen
mit einer sogenannten Scherenmechanik zum Einsatz, die eine präzise Betätigung der
Tasten ohne Verkanten sicherstellen sollen. Hierfür ist allerdings
für jede
der Tasten der Zusammenbau einer Vielzahl einzelner Komponenten
erforderlich, was gerade bei einer Computertastatur mit über 100
Tasten für
einen hohen Aufwand und entsprechend hohe Herstellungskosten sorgt.
-
Für Tastaturen
mit normalem Hub sind aus dem Stand der Technik eine Reihe von einfacheren Tastenführungen
bekannt.
-
Die
EP 0 087 369 B1 offenbart
eine Tastatur, deren Tasten einen kreuzförmigen Stößel haben, der in einer kreuzförmigen Aussparung
im Basisteil der Tastatur geführt
wird.
-
Aus
der
DE 40 14 754 C2 sowie
aus der
DE 199 40
386 C2 sind Drucktasten für Tastaturen bekannt, bei denen
zusätzliche
Führungselemente über Versteifungsrippen
mit dem Stößel der
Tasten verbunden sind. Die zusätzlichen
Führungselemente werden
in den Ecken einer schachtförmigen Öffnung im
Sockel der Taste geführt.
-
Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drucktaste
bereitzustellen, die eine gegenüber
dem Stand der Technik verbesserte Führung des Tastenknopfes im
Gehäuse,
insbesondere für
Kurzhub-Tastaturen, bietet.
-
Diese
Aufgabe wird durch eine Drucktaste gemäß der vorliegenden Erfindung
gelöst.
-
Eine
Drucktaste gemäß der vorliegenden
Erfindung weist einen Tastenknopf und ein Gehäuseelement, in dem der Tastenknopf
geführt
wird, auf. Der Tastenknopf weist neben einem Stößel, dessen longitudinale Achse
eine axiale Richtung der Drucktaste definiert, eine Mehrzahl von
Versteifungsrippen auf, die sich ebenfalls in axialer Richtung erstrecken
und deren Höhe,
d. h. das Ausmaß in
der axialen Richtung, zumindest teilweise der Höhe des Stößels entspricht oder von der
Höhe des
Stößels abweichen kann.
Die Mehrzahl von Versteifungsrippen ist mit dem Stößel des
Tastenknopfes verbunden, um ein Verkippen des Stößels beim Betätigen der
Drucktaste und damit ein Verkanten der Drucktaste zu verhindern.
-
Das
Gehäuseelement
der Drucktaste weist mindestens eine Führungsstruktur auf, in welcher
der Tastenknopf geführt
wird. Die Führungsstruktur
ist formmäßig an den
Stößel angepasst,
d. h. die Führung
des Tastenknopfes im Gehäuseelement
erfolgt über
den Stößel. Dabei
bedeutet „formmäßig angepasst", dass die innere
Kontur der Führungsstruktur der äußeren Kontur
des Stößels über mindestens
einen Großteil
dieser äußeren Kontur
derart entspricht, dass sich der Stößel des Tastenknopfes ungehindert entlang
der Führungsstruktur
gleitend in axialer Richtung bewegen kann. In den Abschnitten, in
denen die innere Kontur der Führungsstruktur
der äußeren Kontur
des Stößels angepasst
ist, beträgt
der Abstand zwischen Stößel und
Führungsstruktur
etwa zwischen 0,03 mm und 0,10 mm, bevorzugt zwischen 0,05 mm und
0,08 mm. Durch eine derartige Ausgestaltung wird ein Verkanten des
Tastenknopfes im Gehäuseelement
sicher verhindert.
-
Eine
erfindungsgemäße Führungsstruktur kann
beispielsweise eine im Wesentlichen zweidimensionale Aussparung
in einer oberen Abdeckung des Gehäuseelements sein, in der der
Stößel der Tastenkappe
geführt
wird.
-
Stößel und/oder
Führungsstruktur
können mit
einem Schmiermittel versehen sein, das die Gleiteigenschaften des
Tastenknopfes im Gehäuseelement
weiter verbessert, beispielsweise mit einem flüssigen oder einem an der Oberfläche glattgestrichenen
pastösen
Fett.
-
Ein
Vorteil der erfindungsgemäßen Drucktaste
gegenüber
dem Stand der Technik ist darin zu sehen, dass das Führungsverhalten
des Tastenknopfes im Gehäuseelement,
insbesondere bei Drucktasten für
Kurzhub-Tastaturen, verbessert wird. Das Führungsverhalten ist definiert
als das Verhältnis
von Führungslänge, d.
h. Ausdehnung der geführten
Fläche
in axialer Richtung, zu Durchmesser des Stößels. Da bei einer Kurzhub-Tastatur
die Führungslänge nur
sehr gering ist und bei zu geringem Stößeldurchmesser die Gefahr des
Abknickens des Stößels besteht,
ist das Führungsverhalten
ohne zusätzliche Führungsmechanik
(z. B. Scherenmechanik) im Stand der Technik oftmals nur unzureichend.
Bei der erfindungsgemäßen Drucktaste
ist es nun möglich, den
Durchmesser des Stößels deutlich
zu verringern, da dieser über
die Versteifungsrippen stabilisiert wird, und somit das Führungsverhalten
einer über den
Stößel geführten Drucktaste
zu verbessern.
-
Durch
eine erfindungsgemäße Ausgestaltung
von Tastenknopf und Gehäuseelement
wird erreicht, dass der Tastenknopf der Drucktaste im Gehäuseelement
exakt geführt
wird, wodurch die Gefahr des Verkantens des Tastenknopfes im Gehäuseelement
gegenüber
den aus dem Stand der Technik bekannten Führungen deutlich reduziert
wird. Insbesondere bei Kurzhub-Tastaturen lässt sich so eine bessere Tastenführung und
dadurch ein flüssigeres Bedienen
der Tasten und ein gleichmäßigerer Schreibfluss
des Benutzers erreichen.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Stößel der
Tastenkappe im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. In einer besonders
bevorzugten Ausführungsform
ist der Stößel ein
Hohlzylinder, was beispielsweise das Anbringen einer Rückstellfeder, die
den Tastenknopf nach der Betätigung
der Drucktaste wieder in die obere Endposition bringt, im Inneren
des Zylinders ermöglicht.
Hierbei ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen, an
den Stößel formangepassten
Führungsstruktur,
dass aufgrund der exakten Führung
des Tastenknopfes im Gehäuseelement,
die Rückstellfeder
schwächer
sein darf als bei aus dem Stand der Technik bekannten Führungen, weshalb
die Taste vom Benutzer, der beim Betätigen die Rückstellfeder komprimieren muss,
leichter betätigt
werden kann.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
entspricht die Höhe
der Versteifungsrippen, d. h. ihre Ausdehnung in axialer Richtung,
zumindest über einen
Teil ihrer Länge,
d. h. ihrer Ausdehnung senkrecht zur axialen Richtung, der Höhe des Stößels. Beispielsweise
kann die Höhe
der Versteifungsrippen direkt am Stößel gleich der Höhe des Stößels sein und
dann vom Stößel weg
nach ungefähr
der Hälfte ihrer
Länge abnehmen,
was Materialersparnis bei gleichzeitig ausreichender Festigkeit
der Versteifungsrippen ermöglicht.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist der Tastenknopf weiterhin mindestens eine Verdrehsicherung
auf, die in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit einer Versteifungsrippe
verbunden ist. Die Verdrehsicherung kann ein sich in axialer Richtung
erstreckendes Elements sein, das im Querschnitt einer Aussparung
im Gehäuseelement
entspricht. Die Verdrehsicherung dient dazu, eine Rotation des Tastenknopfes
um die Achse des Stößels zu
verhindern. Die Verdrehsicherung befindet sich dazu bevorzugt in
der Nähe
des äußeren Randes
der Drucktaste.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
unterscheidet sich der Querschnitt mindestens einer ersten Verdrehsicherung
vom Querschnitt der anderen Verdrehsicherungen in seiner Form und/oder
seiner Fläche.
Beispielsweise kann die Tastenkappe zwei Verdrehsicherungen aufweisen,
von denen eine einen rechteckigen Querschnitt und die andere einen
dreieckigen Querschnitt hat. Dies verhindert zusätzlich, dass die Tastenkappen falsch
in das Gehäuseelement
eingesetzt wird.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist der Tastenknopf weiterhin mindestens ein Halteelement auf,
das in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit einer Versteifungsrippe
verbunden ist.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist die Form des Querschnitts des mindestens einen Halteelements
senkrecht zur axialen Richtung zumindest über einen Teil der Höhe des Halteelements
polygonal, z. B. rechteckig oder rechteckig mit abgeschrägten Ecken,
d. h. achteckig.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist mindestens eines der Halteelemente einen Schnapphaken auf,
der an einer vom Stößel abgewandten
Seite des Halteelements angeordnet ist. Der Schnapphaken kann in
der Ruhelage des Stößels, d.
h. in der oberen Endposition der Tastenkappe, mit mindestens einem
Hinterschnitt des Gehäuseelements
in Eingriff kommen, wodurch die Tastenkappe unverlierbar im Gehäuseelement
gehalten wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist die Versteifungsrippe, die das mit dem Schnapphaken versehene
Halteelement mit dem Stößel verbindet,
auf Höhe
des Schnapphakens nicht mit dem Halteelement verbunden. Beispielsweise kann
diese Versteifungsrippe in Richtung zum Halteelement hin abgeschrägt sein,
oder sie kann direkt neben dem Halteelement mit einer Aussparung
in axialer Richtung versehen sein. Dadurch ist es möglich, den
mit dem Schnapphaken versehenen Teil des Halteelements federnd auszuführen, wodurch
das Einsetzen des Tastenknopfes in das Gehäuseelement erleichtert wird.
-
Verdrehsicherungen
können
auch als Halteelemente verwendet werden, und Halteelemente ebenso
als Verdrehsicherungen.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist der Tastenknopf weiterhin eine Tastenkappe auf, die beispielsweise
mit dem der Drucktaste in der Tastatur bzw. im Computer zugeordneten
Symbol versehen ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
sind der Stößel und/oder
die mindestens eine Verdrehsicherung und/oder das mindestens eine
Halteelement und/oder die Mehrzahl von Versteifungsrippen fest mit
der Tastenkappe verbunden. Beispielweise können Tastenkappe, Stößel, Verdrehsicherungen,
Halteelemente und Versteifungsrippen als einstückiges Bauteil, z. B. im Spritzgussverfahren,
hergestellt werden. Die Tastenkappe kann aber auch separat von Stößel, Verdrehsicherungen,
Halteelementen und Versteifungsrippen hergestellt werden und anschließend entweder
fest (z. B. durch Kleben) oder lösbar
(z. B. durch Aufstecken) mit diesen verbunden werden.
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Tastatur mit einer
Vielzahl von Drucktasten, wie sie weiter oben beschrieben wurden.
Beispielsweise kann eine herkömmliche
Computertastatur mit etwa 100 bis 104 Tasten je nach gewünschtem
Layout oder auch eine separate Nummernblock-Tastatur mit 17 Tasten
aus Drucktasten gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut sein.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Tastatur sind die Gehäuseelemente der
Vielzahl von Drucktasten als ein einstückiges Tastatur-Gehäuseelement
mit einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Führungsstrukturen ausgebildet, in
das die erfindungs gemäßen Tastenköpfe eingesetzt
werden können.
Dabei können
die einzelnen Tastenköpfe
jeweils über
einen oder mehrere an den Halteelementen angeordnete Schnapphaken
im Tastatur-Gehäuseelement
unverlierbar gehalten werden.
-
Erfindungsgemäße Drucktasten
können auch
in anderen Vorrichtungen zum Einsatz kommen, beispielsweise als
Bedienelemente für
elektronische Geräte.
Vor allem wenn als Bedienelemente eingesetzte Drucktasten senkrecht
montiert werden, ist die Gefahr des Verkantens besonders groß, weshalb
erfindungsgemäße Drucktasten
hierbei einen Vorteil bieten.
-
Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehend erläutert.
-
Es
zeigt:
-
1 die
Ansicht eines erfindungsgemäßen Tastenknopfes
von schräg
unten;
-
2 die
Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Gehäuseelements von schräg unten;
-
3 die
Ansicht eines Teils des erfindungsgemäßen Gehäuseelements aus 2 von
schräg oben;
-
4 das
erfindungsgemäße Gehäuseelement
aus 2 in das der erfindungsgemäße Tastenknopf aus 1 eingesetzt
wurde, ebenfalls in der Ansicht von schräg unten; und
-
5 einen
Schnitt durch das Gehäuseelement
mit eingesetztem Tastenknopf aus 4, entlang
der Linie A-A.
-
In 1 ist
ein erfindungsgemäßer Tastenknopf
(1) von schräg
unten zu sehen. Der Tastenknopf (1) besteht aus einer Tastenkappe
(2), einem hohlzylindrisch ausgeführtem Stößel (3), zwei Verdrehsicherungen
(4a, 4c), zwei Halteelementen (4b, 4d)
und vier Versteifungsrippen (5a, 5b, 5c, 5d).
Der Tastenknopf (1) ist spiegelsymmetrisch zu einer entlang
der Versteifungsrippen 5a und 5c verlaufenden Ebene
ausgeführt.
-
Die
Verdrehsicherungen (4a, 4c) und die Halteelemente
(4b, 4d) haben über den Großteil ihrer Höhe einen
sechseckigen Querschnitt (Rechteck mit zwei abgeschrägten Ecken).
Am von der Tastenkappe (2) abgewandten Ende sind die Verdrehsicherungen
(4a, 4c) und die Halteelemente (4b, 4d)
ebenso wie der Stößel (3)
abgeschrägt,
um das Einsetzen in das Gehäuseelement
zu erleichtern.
-
Die
Verdrehsicherungen (4a, 4c) weisen unterschiedliche
Größen auf.
Im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung hat eine der Verdrehsicherungen
(4a) eine größere Schnittfläche als
die andere Verdrehsicherung (4c). Durch die unterschiedliche Größe der Verdrehsicherungen
(4a, 4c) ist eine eindeutige relative Position
zwischen Tastenknopf (1) und Gehäuseelement definiert, da das
Gehäuseelement
unterschiedlich große
Aussparungen für
die beiden Verdrehsicherungen (4a, 4c) aufweist
(siehe 2–4).
Es ist daher unmöglich,
den Tastenknopf (1) falsch oder verdreht in das Gehäuseelement
einzusetzen.
-
Zwei
Versteifungsrippen (5a, 5c) verbinden den Stößel (3)
mit den jeweiligen Verdrehsicherungen (4a, 4c)
und sind auf der dem Stößel (3)
zugewandten Seite genauso hoch wie der Stößel (3) ausgeführt. Die
Höhe beider
Verdrehsicherungen (4a, 4c) ist größer als
die Höhe
des Stößels (3).
Auf der dem Stößel (3)
abgewandten und somit den Verdrehsicherungen (4a, 4c)
zugewandten Seite vergrößert sich
die Höhe
der zwei Versteifungsrippen (5a, 5c) rampenartig
bis auf die Höhe
der entsprechenden Verdrehsicherungen (4a, 4c).
-
Die
beiden anderen Versteifungsrippen (5b, 5d) haben
am der Tastenkappe (2) abgewandten Ende jeweils eine Aussparung
(6b, 6d) unmittelbar neben den zugehörigen Halteelementen
(4b, 4d), welche an ihren vom Stößel (3)
abgewandten Seiten mit Schnapphaken (7b, 7d) versehen
sind. Somit sind diese Halteelemente (4b, 4d)
im Bereich der Schnapphaken (7b, 7d) federnd ausgebildet.
-
Die
Tastenkappe (2), der Stößel (3),
die Verdrehsicherungen (4a, 4c), die Halteelemente
(4b, 4d) und die Versteifungsrippen (5a, 5b, 5c, 5d)
sind einstückig
ausgebildet und werden mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt.
-
In 2 ist
ein Teil eines erfindungsgemäßen Gehäusee1ements
(10) in der Ansicht von schräg unten zu sehen. 3 zeigt
dasselbe Gehäuseelement
(10) von schräg
oben. Das Gehäuseelement
(10) weist eine Führungsstruktur
(11) auf, die eine Öffnung
(13) für
den Stößel (3)
des Tastenknopfes (1), vier Öffnungen (14a, 14b, 14c, 14d)
für die Verdrehsicherungen
(4a, 4c) und die Halteelemente (4b, 4d)
und vier Öffnungen
(15a, 15b, 15c, 15d) für die Versteifungsrippen
(5a, 5b, 5c, 5d) definiert.
Die vorgenannten Öffnungen
(13, 14a, 14b, 14c, 14d, 15a, 15b, 15c, 15d)
sind zusammenhängend
und bilden eine Gesamtöffnung
für den
Tastenknopf (1).
-
In
der Ansicht gemäß 2 ist
zu erkennen, dass die Führungsstruktur
(11) insbesondere neben der Öffnung (13) für den Stößel (3)
eine nach unten weisende Verdickung aufweist um eine gute Führung des
Stößels (3)
und somit des Tastenknopfes (1) über den ganzen Tastenhub hinweg
zu bewirken.
-
3 zeigt
weiterhin eine nach oben weisende Verdickung der Führungsstruktur
(11) neben der Öffnung
(13) für
den Stößel (3).
Auch diese Verdickung verbessert die Führungslänge und somit das Führungsverhalten
des Tastenknopfes (1) in der Führungsstruktur (11)
des Gehäuseelements
(10).
-
Wie
aus 2 zu sehen ist, weist das Gehäuseelement (10) auch
zwei Hinterschnitte (17b, 17d) auf, in die die
Schnapphaken (7b, 7d) des Tastenknopfes (1)
eingreifen können.
-
4 zeigt
den Teil des Gehäuseelements (10)
aus den 2 und 3, in das
der Tastenknopf (1) eingesetzt ist. Dabei ist deutlich
zu erkennen, dass die Führungsstruktur
(11) formmäßig an den
Stößel (3)
angepasst ist. Der Abstand zwischen der Führungsstruktur (11)
und dem Stößel (3)
beträgt etwa
zwischen 0,05 mm und 0,08 mm. Der Abstand zwischen der Führungsstruktur
(11) und den anderen Elementen des Tastenknopfes (1),
d. h. den Verdrehsicherungen (4a, 4c), den Halteelementen
(4b, 4d) und den Versteifungsrippen (5a, 5b, 5c, 5d),
ist größer (über 0,15
mm auf jeder Seite), um Klemmen des Tastenknopfes (1) durch
toleranzbedingte, maßliche Überschneidungen
zu vermeiden.
-
Bei
den beiden mit Schnapphaken (7b, 7d) versehenen
Halteelemente (4b, 4d) ist der Abstand zur Führungsstruktur
(11) noch größer, um
das Einschnappen der Schnapphaken (7b, 7d) in
die Hinterschnitte (17b, 17d) des Gehäuseelements
(10) zu erleichtern und ebenfalls ein Klemmen des Tastenknopfes
(1) durch toleranzbedingte, maßliche Überschneidungen zu vermeiden.
-
In 5 ist
ein Schnitt durch die zusammengesetzte Drucktaste aus 4 entlang
einer Ebene, die auf dem in 4 gezeigten
Gehäuseelement
(10) senkrecht steht und durch die Linie A-A angedeutet ist,
gezeigt. Der Schnitt verläuft
durch die beiden Versteifungsrippen (5b, 5d),
welche die mit Schnapphaken (7b, 7d) versehenen
Halteelemente (4b, 4d) mit dem Stößel (3)
verbinden. Es ist deutlich zu sehen, wie die beiden Schnapphaken
(7b, 7d) in die jeweiligen Hinterschnitte (17b, 17d)
eingreifen und somit den Tastenknopf (1) unverlierbar im
Gehäuseelemente
(10) halten. Gezeigt ist die obere Endposition des Tastenknopfes
(1) im Gehäuseelement
(10).
-
Aus 5 sind
auch die beiden Aussparungen (6b, 6d) in den Versteifungsrippen
(5b, 5d), die dafür sorgen, dass die Halteelemente
(4b, 4d) im Bereich der Schnapphaken (7b, 7d)
flexibel ausgebildet sind, gut zu erkennen. Die Flexibilität der Halteelemente
(4b, 4d) in diesem Bereich erleichtert das Einsetzen
des Tastenknopfes (1) in das Gehäuseelement (10).
-
Die
vorliegende Erfindung stellt somit eine Drucktaste bereit, die eine
exakte Führung
des Tastenknopfes im Gehäuseelement
gewährleistet,
wodurch die Gefahr des Verdrehens und/oder Verkantens des Tastenknopfes
im Gehäuseelement
gegenüber
aus dem Stand der Technik bekannten Drucktasten deutlich reduziert
ist. Drucktasten gemäß der vorliegenden
Erfindung lassen sich daher auch besonders gut in Kurzhub-Tastaturen
einsetzen.
-
- 1
- Tastenknopf
- 2
- Tastenkappe
- 3
- Stößel
- 4a,
4c
- Verdrehsicherungen
- 4b,
4d
- Halteelemente
- 5a,
5b, 5c, 5d
- Versteifungsrippen
- 6b,
6d
- Aussparungen
- 7b,
7d
- Schnapphaken
- 10
- Gehäuseelement
- 11
- Führungsstruktur
- 13
- Öffnung für Stößel (3)
- 14a,
14c
- Öffnungen
für Verdrehsicherungen
(4a, 4c)
- 14b,
14d
- Öffnungen
für Halteelemente (4b, 4d)
- 15a,
15b, 15c, 15d
- Öffnungen
für Versteifungsrippen
(5a, 5b, 5c, 5d)
- 17b,
17d
- Hinterschnitte