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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Tastenmodul gemäß dem Hauptanspruch. Das Tastenmodul kann beispielsweise in einer Computertastatur verwendet werden.
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Die meisten verfügbaren Tastenmodule (die auch als Tastenmodul bezeichnet werden können) sind relativ hoch und lassen sich nur problematisch in die flachen Tastaturen bzw. Notebooks integrieren. Bei üblichen Modulen wird ferner eine „klickende“ Variante auf Basis des zweiteiligen Stößels realisiert, um einem Nutzer des Tastenmoduls einen Hinweis auf eine betätigte Taste auszugeben. Bei flachen Tastenmodulen, aufgrund des mangelnden Bauraumes, wird das Klickgeräusch mittels einer zusätzlichen Mechanik realisiert. Als Folge hiervon wird ein elektrischer Schaltvorgang von dem Vorgang der Erzeugung des Klickgeräuschs entkoppelt und erfolgt somit nicht synchron zur Erzeugung des Klickgeräusches. Auch ist eine LED-Ausleuchtung bei den meisten bekannten Tastenmodulen einseitig konzipiert, sodass eine gleichmäßige Ausleuchtung einer dem Benutzer des Tastenmoduls zugewandten Oberfläche mit einer LED (insbesondere Tasten mit zwei bzw. drei Symbolen) nicht möglich ist. Ferner sind die meisten Tastenmodule aus Kostengründen relativ undicht ausgeführt, sodass beim Überschüttern von beispielsweise Wasser oder wässrigen Flüssigkeiten relativ schnell Schäden an den Tastaturen entstehen. Die Schwachstellen im Tastenmodul hinsichtlich durch Flüssigkeiten verursachter Schäden sind speziell das elektrische Schaltwerk und eine Führung des Stößels. Seitens des Anwenders besteht weiterhin oftmals ein Bedarf für unterschiedliche Tastenmodule, beispielsweise mit linearem Kraftverlauf bei der Betätigung, mit einem Druckpunkt zur Betätigung, mit Klickgeräusch beim Betätigen und mit verschiedenen Kraft-Weg-Verläufen. Eine solche Vielfalt erfordert jedoch für die Tastenhersteller eine enorme vorzuhaltende Variantenvielfalt an Tastenmodulen, die meist auf eine unterschiedliche Herstellungsart und somit kostenintensiv zu produzieren sind. Auch verkürzt sich bei niedrigen Modulen die Führung des Stößels bei der Betätigung eines solchen Tastenmoduls, was das Verkantungsrisiko der Taste steigert. Bei einer sogenannten „Silent“-Ausführung eines Tastenmoduls wird ein aufwendiger zweikomponentiger Stößel verwendet, was die Gesamtkosten des Moduls deutlich erhöht. Auch macht eine reduzierte Bauhöhe die Montage von elektronischen Bauteilen (speziell bei der Verwendung von Komponenten auf SMD-Basis) auf der Oberseite einer Leiterplatte, insbesondere in Verbindung mit Rahmenmontage schwierig, bzw. unmöglich. Schließlich ist eine Montage auf der Unterseite der Tastenmodule ebenso problematisch, da bestimmte Bauteile unmittelbar an die Module angebracht werden sollten. Hieraus resultieren erhebliche Schwierigkeiten beim nachträglichen Modul-Lötprozess (speziell bei der Verwendung einer Lötwelle), da alle Bauteile abgedeckt werden müssten. Außerdem besteht Gefahr der Zerstörung der elektronischer Bauteile bedingt durch elektrostatische Entladung (bis 8 KV).
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Tastenmodul gemäß dem Hauptanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ein Tastenmodul mit folgenden Merkmalen:
- - einem Betätigungselement, das eine Mitnehmernase aufweist, wobei das Betätigungselement entlang einer Bewegungsachse beweglich in einem Gehäuseelement gelagert ist;
- - eine Kontaktgebereinheit mit einer in Richtung der Bewegungsachse und quer zur Richtung der Bewegungsachse beweglichen Kontaktnase;
- - ein Kontaktelement, das zum elektrischen Kontaktschluss mit der Kontaktnase ausgebildet und angeordnet ist; und
- - dem Gehäuseelement zur Aufnahme des Kontaktelements, der Kontaktgebereinheit und des Betätigungselementes, wobei das Gehäuseelement mindestens ein Konstruktionselement aufweist, das ausgebildet ist, um bei einer definierten Bewegung des Betätigungselementes die Kontaktnase aus einer Ruhestellung benachbart zu dem Kontaktelement in die Richtung längs und/oder quer zur Bewegungsachse auszulenken, anschließend schlagartig freigeben, sodass die bewegliche Kontaktnase in die Ruhelage zurückkehrt, an dem Kontaktelement und/oder dem Gehäuseelement anschlägt, wobei ein elektrischerer Kontakt mit dem Kontaktelement und ein akustisches Geräusch erzeugt wird.
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Unter einem Betätigungselement kann beispielsweise ein Stößel verstanden werden. Die Mitnehmernase kann beispielsweise als Vorsprung des Betätigungselements verstanden werden, der bei einer Bewegung in Richtung der Bewegungsachse ein weiteres Element wie die Kontaktnase hintergreift und dieses mitnimmt. Unter einer Bewegungsachse kann eine Achse verstanden werden, entlang der das Betätigungselement im Bezug zum Gehäuseelement bewegt wird oder beweglich ist. Unter einem Kontaktelement kann ein Element verstanden werden, welches zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und beispielsweise an einer vorbestimmten Position im Gehäuseelement fixiert ist. Unter dem Gehäuseelement kann beispielweise ein Bodenelement zur Aufnahme der Kontaktgebereinheit, des Kontaktelementes und des Betätigungselementes verstanden werden, wobei das Gehäuseelement ferner auch noch als einen weiteren Abschnitt ein Deckelelement aufweisen kann, um die genannten Komponenten zu verkapseln. Unter einer Kontaktgebereinheit kann ein Element verstanden werden, welches eine in verschiedene Richtungen bewegliche Kontaktnase aufweist, wobei die Kontaktnase als Bereich der Kontaktgebereinheit verstanden werden kann, in welchem ein elektrischer Kontakt mit einem entsprechenden Gegenstück geschlossen werden kann. Das Kontaktelement kann beispielsweise als Gegenstück zu Kontaktgebereinheit dienen, um einen elektrischen Kontakt in der Form eines Schalters zu schließen. Unter einem Konstruktionselement kann beispielsweise eine Leitwand, eine Strebe oder Fläche verstanden werden, die ausgebildet ist, um die Kontaktnase in eine Richtung längs und/oder quer zur Bewegungsachse auszulenken, wenn die Kontaktnase bei einer Bewegung des Betätigungselements entlang der Bewegungsachse durch diee Mitnehemrnase mitgenommen wird und an dem Konstruktionselement ausgelenkt wird.
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Beispielsweise kann das Gehäuseelement ein Deckelelement als einen Teilabschnitt aufweisen, durch das Betätigungselement hinurch geführt und/oder gelagert ist. Auch kann das Gehäuseelement zur Aufnahme des Kontaktelements, der Kontaktgebereinheit und zumindest eines Teils des Betätigungselements ausgebildet sein, wobei das Gehäuseelement ein schräg zur Bewegungsrichtung ausgerichtetes Konstruktionselement aufweist, die ausgebildet ist, um die Kontaktnase aus einer Ruhestellung benachbart zu dem Konktaktstück in die Richtung längs und/oder quer zur Bewegungsachse auszulenken, wenn die Kontaktnase bei einem Niederdrücken des Betätigungselements durch die Mitnehmernase mitgenommen wird.
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Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass durch die Verwendung der Mitnehmernase am Betätigungselement bei einer Bewegung des Betätigungselements entlang der Bewegungsachse, d. h. beim Niederdrücken des Betätigungselements, die Kontaktenase als derjenige Bereich der Kontaktgebereinheit, die am Beweglichsten ausgestaltet ist, mitgenommen und entlang dem Konstruktionselement geführt wird, bis die Kontaktnase durch das Entlanggleiten an dem Konstruktionselement seitlich so weit ausgedehnt ist, dass sie seitlich an der Mitnehmernase vorbeirutscht und hierdurch freigegeben wird, um in ihre ursprüngliche Lage, d. h., die Ruhelage, zurück zu schnappen. Hierdurch kann einerseits ein Klickgeräusch generiert werden, welches zeitlich sehr nahe an einem elektrischen Kontaktieren der Kontaktnase mit dem Kontaktelement liegt, sodass von einem Benutzer des Tastenmoduls das Klickgeräusch auch zeitnah als Bestätigung des elektrischen Kontaktierens zwischen zwei elektrischen Kontaktstellen wahrgenommen werden kann. Der hier vorgestellte Ansatz bietet dabei den Vorteil, dass durch das Auslenken und Zurückschnappen der Kontaktnase der Kontaktgebereinheit als eines Teils eines elektrischen Kontaktschalters ein konstruktiver Aufwand vermieden werden kann, das Tastenmodul mit einer Einheit zum Erzeugen des Klickgeräusches auszustatten. Auf diese Weise lässt sich ein kostengünstig und einfach herzustellendes Tastenemodul schaffen, welches dennoch von Benutzern die meist hochgeschätzten Vorteile aufweist.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes kann das Gehäuseelement ausgebildet sein, um die Kontaktnase bei Niederdrücken des Betätigungselements um die Mitnehmernase herum zu führen. Unter einem solchen Herumführen kann beispielsweise verstanden werden, dass die Kontaktnase zum Zeitpunkt dieses Herumführens den größten Abstand zur Bewegungsachse aufweist. Auf diese Weise lässt sich sehr einfach und zu einer definierten Wegstrecke die Kontaktnase freigegeben, um einerseits nach einem Zurückschnappen das Klickgeräusch zu erzeugen und andererseits die elektrische Verbindung reversibel wiederholbar nach dem Niederdrücken des Betätigungselements um einen bestimmten Weg sicherzustellen.
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Von Vorteil ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei der die Kontaktgebereinheit ausgebildet ist, die Kontaktnase nach einem Auslenken an dem Konstruktionselement an das zumindest einen Abschnitt des Gehäuseelementes anzuschlagen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil der Ausbildung einer definierten Anschlagfläche am Gehäuseelement oder Deckelelement, die einerseits entsprechend verstärkt werden kann und andererseits zur Ausbildung eines bestimmten Klanggeräuschs entsprechend strukturiert und an weiteren Bereichen des Gehäuseelementes und/oder Deckelelements angebunden sein kann.
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Günstig ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei der die Kontaktgebereinheit zumindest teilweise einen U-förmigen Abschnitt aufweist, insbesondere wobei die Kontaktnase an einem Ende des U-förmigen Abschnitts der Kontaktgebereinheit angeordnet ist und/oder wobei eine U-Form der Kontaktgebereinheit in einer Ebene asugebildet ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsachse ausgerichtet ist. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil einer technisch sehr einfach auszuführenden Kontaktgebereinheit, bei der dennoch die Kontaktnase entsprechend gewünschte Beweglichkeit in unterschiedliche Bewegungsrichtungen aufweist. Beispielsweise kann die Kontaktgebereinheit als entsprechend ausgeformter bzw. gebogener Metallstreifen ausgestaltet sein.
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Denkbar ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei der die Kontaktgebereinheit eine größere (mechanische) Steifheit in Bezug auf eine Bewegung der Kontaktnase in Richtung der Bewegungsachse aufweist, als eine (mechanische) Steifheit in die Richtung quer zur Bewegungsachse. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, dass die Kontaktnase sich beim Zurückbewegen nach einem Herumführen über die Mitnehmernase deutlich schneller in Richtung der Bewegungssachse bewegt, als quer zur Bewegungsachse. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Klickgeräusch im Wesentlichen durch eine Bewegung in Richtung der Bewegungsachse bewirkt wird, die eindeutig wiederholbar ausgestaltet ist und einen hinreichenden Schnappweg für die Kontaktnase bietet, um das Klickgeräusch für den Nutzer deutlich wahrnehmbar zu generieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes kann die Kontaktgebereinheit im Bereich der Kontaktnase einen Oberflächenabschnitt aufweisen, dessen Oberfläche schräg zur Richtung der Bewegungsachse ausgerichtet ist, insbesondere dessen Oberfläche um nicht mehr, also maximal, in einem spitzen Winkel zum Konstruktionselement ausgerichtet ist, insbesondere dessen Oberfläche parallel zum Konstruktionselement ausgerichtet ist. Dieser Oberflächenabschnitt kann ausgebildet und angeordnet sein, um an dem Konstruktionselement entlangzugleiten. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil eines besonders reibungsarmen Entlanggleitens des Oberflächenabschnitts an dem Konstruktionselement. Auf diese Weise wird ein möglichst kraftarmes und zuverlässiges Betätigen des Tastenmoduls erreicht.
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Besonders zuverlässig und langlebig ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die Kontaktgebereinheit im Bereich der Kontaktnase einen Anschlagabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, um an den zumindest einen Abschnitt des Gehäuseelementes bzw. das Deckelelement anzuschlagen. Insbesondere kann der Anschlagabschnitt eine Oberfläche aufweisen, die im Wesentlichen parallel zum zumindest einen Abschnitt des Gehäuseelementes bzw. zum Deckelelement oder einem Teil des Deckelelementes ausgerichtet ist und/oder wobei der Anschlagabschnitt durch einen abgewinkelten Teil der Kontaktgebereinheit oder der Kontaktnase ausgebildet ist und/oder wobei der Abschlagabschnitt eine größere Länge einer zum zumindest einen Abschnitt des Gehäuseelementes bzw. zum Deckelelement hin ausgerichtete Oberfläche als eine Dicke aufweist.
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Um ein schnelles und wiederholtes Betätigen des Tastenmoduls sicherzustellen, sollte die Rückbewegung des Betätigungselements entlang der Bewegungsachse möglichst ungehindert oder lediglich mit geringen Hemmnissen erfolgen können. Hierbei ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes besonders vorteilhaft, bei der die Mitnehmernase des Betätigungselements zumindest einen Rücksetzflächenabschnitt aufweist, der eine Oberfläche aufweist, die in Bezug zur Richtung der Bewegungsachse schräg ausgerichtet ist, insbesondere wobei der Rücksetzflächenabschnitt ausgebildet, um bei einem Rücksetzen des Betätigungselements die Kontaktnase um die Mitnehmernase herzu zu führen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass bei der Rückbewegung des Betätigungselements in die Ruhelage die Kontaktnase oder die Kotnaktspitze einfach und ohne erhöhtem Kraftaufwand und die Mitnehmernase herum geleitet werden kann. Zugleich bietet sich die Möglichkeit auch beim Zurücksetzen des Betätigungselements nochmals ein Klickgeräusch zu erzeugen, in diesem Fall beispielsweise wenn die Kontaktnase vom Kontaktelement abgehoben und nach dem Herumführen um die Mitnehmernase wieder auf das Kontaktelement zurückgeführt wird.
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Besonders vorteilhaft ist einer Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der der zumindest eine Abschnitt des Gehäuseelementes bzw. das Deckelelement im Bereich einer Öffnung, durch die das Betätigungselement geführt ist, eine Deckelflanke mit einer Oberfläche schräg zur Richtung der Bewegungsachse aufweist und/oder wobei das Betätigungselement in einem Durchtrittsbereich, der durch den zumindest einen Abschnitt des Gehäuseelementes bzw. das Deckelelement umgeben ist, eine Stößelflanke mit einer Oberfläche schräg zur Richtung der Bewegungsachse aufweist. Insbesondere kann die Deckelflanke umlaufend um die Öffnung im zumindest einen Abschnitt des Gehäuseelementes bzw. im Deckelelement angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Stößelflanke ebenfalls umlaufend um das Betätigungselement in dem Durchtrittsbereich angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil eines besonders dichten Verschlusses zwischen dem zumindest einen Abschnitt des Gehäuseelementes bzw. dem Deckelelement und dem Betätigungselement, insbesondere zu Vermeidung eines Eintritts von Flüssigkeiten in das Tastenmodul.
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Besonders gut gegen ein Eindringen von Flüssigkeiten geschützt ist ein Tastenmodul gemäß einer Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei der ein Dichtelement vorgesehen ist, das zwischen dem zumindest einen Abschnitt des Gehäuseelementes bzw. Deckelelement und dem Gehäuse- bzw. Bodenelement angeordnet ist, insbesondere wobei das Dichtelement in einer Nut des zumindest einen Abschnitt des Gehäuseelementes bzw. des Deckelelementes und/oder einer Nut des Gehäuseelementes bzw. Bodenelementes angeordnet oder eingepresst ist. Insbesondere kann in einer solchen Ausführungsform ein Kapillareffekt genutzt werden, um das Eindringen der Flüssigkeit in das Tastenmodul zu verhindern.
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Bei einer Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, die einen besonders hohen Schutz gegen ein Eindringen von Flüssigkeiten in das Tastenmodul bietet, kann das Dichtelement den Bereich des Betätigungselements, der Kontaktgebereinheit und des Kontaktelements fluiddicht umschließen, insbesondere wobei das Dichtelement in der Form einer Labyrinthdichtung oder als Labyrinthdichtung ausgeformt ist. Hierdurch kann mit einem geringen Materialaufwand eine hermetische Versiegelung der für die Funktion des Tastenmodules wichtigsten Komponenten erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes kann der zumindest eine Abschnitt des Gehäuseelementes bzw. das Deckelelement zumindest ein Lichtleitelement aufweisen, insbesondere wobei das Lichtleitelement zumindest teilweise ringförmig um einen Bereich ausgebildet ist, in dem das Betätigungselement durch zumindest einen Abschnitt des Gehäuseelementes bzw. das Deckelelement geführt ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil einer besonders guten Ausleuchtungsmöglichkeit einer auf das Tastenmodul auf zu steckende Tastenkappe, damit der Nutzer die Bedeutung der Symbole auf der Tastenkappe schnell, eindeutig und zuverlässig erfassen kann.
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Um einen möglichst großen Schutz gegen ein Verkanten des Betätigungselements beim Niederdrücken sicherzustellen, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform das Betätigungselement in einem Durchtrittsbereich, in dem es durch den zumindest einen Abschnitt des Gehäuseelementes bzw. das Deckelelement ragt, einen zylinderförmigen Tastkappenträgerabschnitt aufweisen und an einem an den Tastkappenträgerabschnitt angrenzenden Führungsabschnitt an einer Außenseite zumindest eine Rippe aufweisen und wobei das Gehäuse- bzw. Bodenelement zur Aufnahme des Führungsabschnitts des Betätigungselements zumindest einen Aufnahmebecher mit zumindest einer Ausnehmung zur Aufnahme der Rippe des Betätigungselements aufweist.
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Besondes sicher geführt werden kann das Betätigungselement bei einem Niederdrücken dann, wenn das Betätigungselement im Berreich des Führungsabschnitts einen zumindest teilweise hohlzylindrisch ausgeformen Abschnitt aufweist, insbesondere wobei an einer Außeinseite des hohlzylindrisch ausgeformten Abschnitts die zumindest eine Rippe ausgebildet ist und/oder wobei ein Führungsstempel des Gehäuseelementes in den hohlzylindrisch ausgeformten Abschnit des Führungsabschnitts des Betätigungselements eingreift.
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Besonders geräuscharm kann ein Tastenmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform dadurch ausgestaltet sein, dass ein Stoßdämpferelement vorgesehen ist, das zwischen dem Betätigungselement und dem Gehäuseelement angeordnet ist, insbesondere wobei das Stoßdämpferelement zylinderförmig oder ringförmig ausgebildet ist. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil der Verwendung von standardisierten herkömmlichen Komponenten wie beispielsweise Gummistopfen, wodurch sich eine kostengünstige Variante des geräuscharmen Tastenmoduls herstellen lässt.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Explosionsdarstellung eines Tastenmodules gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Querschnittdarstellung einer Modulvariante eines Tastenmoduls 100 mit linearem Kraft-Weg-Verlauf; und
- 3 eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Tastenmodul;
- 4 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Tastenmodul;
- 5 eine Querschnittdarstellung eines Tastenmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes;
- 6 eine Querschnittsdarstellung des in der 5 dargestellen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Tastenmodul;
- 7 eine Querschnittsdarstellung des in der 6 dargestellen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Tastenmodul;
- 8 eine Querschnittsdarstellung des in der 7 dargestellen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Tastenmodul;
- 9 eine Aufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Tastenmodul;
- 10 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Tastenmodul in zusammengesetzter Form;
- 11 eine Schnittansicht durch das Tastenmodul entsprechend dem Schnitt A-A aus der Darstellung gemäß 10;
- 12 eine Schnittansicht durch das Tastenmodul entsprechend dem Schnitt B-B aus der Darstellung gemäß 10;
- 13 eine perspektivische Ansicht des Deckelelementes mit den darin integierten Lichtleitelement;
- 14 eine perspektivische Darstellung des Stößels zur Verwendung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 15 eine perspektivische Darstellung eines Gehäuseelementes;
- 16 eine Seitenansicht eines Tastenmoduls, welches auf einer Leiterplatte verbaut ist;
- 17 eine Seitenansicht eines weiteren Tastenmoduls, welches ebenfalls auf einer Leiterplatte verbaut wurde; und
- 18 eine perspektivische Ansicht auf ein Tastenmodul auf das Gehäuseelement.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Tastenmodules 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Tasten-Modul bzw. das Tastenmodul 100 kann als ein modularer Baukasten aufgebaut sein und umfasst im Wesentlichen die Komponenten Stößel 105, Deckelelement 110, Kontaktgebereinheit 115, Kontaktelement 120, Druckfeder 125 und Gehäuseeinheit 130 (die synonym auch als Gehäuseelement, Bodenelement oder Bodeneinheit bezeichnet werden kann, wobei in der nachfolgenden Beschreibung als Gehäuseelement oder Gehäuseeinheit ohne Beschränkung der Allgemeinheit der untere Teil des Aufnahmekörpers der Komponenten des Tastenmoduls 100 verstanden wird, prinzipiell jedoch auch das Deckelelment 110 als Teil oder Abschnitt des Gehäuseelementees verstanden werden kann). Der Stößel 105 (der auch synonym als Betätigungselement bezeichnet werden kann) umfasst eine Mitnehmernase 135, die, wie in der nachfolgenden Beschreibung noch näher erläutert wird, eine Kontaktnase 140 der Kontaktgebereinheit 115 mitnehmen und aus einer Ruhelage auslenken kann. Die Kontaktgebereinheit 115 ist vorliegend als U-förmiges Metallelement ausgebildet und somit elektrisch leitfähig. Die Kontaktnase 140 ist in einem Ende der Kontaktgebereinheit 115 angeordnet und umfasst neben einer Kontaktierungspitze 145, über welche ein elektrischer Kontakt der Kontaktgebereinheit 115 mit dem Kontaktelement 120 geschlossen werden kann, noch weitere Komponenten, die nachfolgend noch näher beschrieben werden. Weiterhin ist erkennbar, dass das in der 1 dargestellte Tastenmodul 100 ein Dichtelement 150 umfasst, welches auf der Gehäuseeinheit 130 aufgesetzt ist und somit einen fluiddichten Verschluss oder Einschluss der Kontaktgebereinheit 115, des unteren Teils des Stößels 105, insbesondere die Mitnehmernase 135 einschließend ermöglicht, um hierdurch die Funktionsfähigkeit des Tastenmoduls 100 bestmöglichst gegen von außen einwirkende Flüssigkeiten zu schützen oder sicherzustellen. Das Dichtelement 150 kann beispielsweise umlaufend ausgestaltet sein und/oder ein Dreieck förmiges Querschnittsprofil aufweisen, um beispielsweise in eine in der 1 nicht dargestellten Nut im Deckelelement 110 einzugreifen und hierdurch eine möglichst gute Dichtwirkung zu bewirken. Die Druckfeder 115 ist bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als spiralförmige Schraubenfeder, beispielsweise aus Metall, ausgestaltet; es ist jedoch auch denkbar ein alternatives Federelement wie beispielsweise eine Kunststofffeder oder ein Fluidgefülltes Polster zu verwenden, um den Stößel 115 nach einem Niederdrücken wieder in seine ursprüngliche Position zurückzusetzen.
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Das Tastenmodul 100 kann funktional in drei Ausführungsvarianten kostengünstig realisiert werden. Im Wesentlichen ändert sich speziell die Betätigungsnase am Stößel 105, die hier auch als Mitnehmernase 135 bezeichnet wird, und zum Teil eine Kontur-Wand als Konstruktionselement 140 im Gehäuseelement 130, die nachfolgend auch als Leitwand bezeichnet wird.
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Der Stößel 105 weist ferner einen zylinderförmigen Tastkappenträgerabschnitt 160 (an dem eine in der 1 nicht dargestellte Symbol-tragende Tastkappe aufgeclipst wird) in einem Durchtrittsbereich auf, in dem er durch das Deckelelement 110 ragt. Außerdem weist der Stößel 105 an einem an den Tastkappenträgerabschnitt 160 angrenzenden Führungsabschnitt 165 an einer Außenseite 167 zumindest eine Rippe 170 auf. Beispielsweise kann eine Wandstärke des oder der Flügel 170 höchstens der Hälfte, günstigerweise höchstens ein Drittel, eines Durchmessers des zylinderförmigen Tastkappenträgerabschnitts 160 betragen.
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Im zusammengebauten Zustand des Tastenmoduls 100 ist der Führungsabschnitt 165 in einem Aufnahmebecher 175 des Gehäuseelementes 130 aufgenommen, wobei der Aufnahmebecher, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, in der 1 nicht dargestellte Ausnehmungen zur Aufnahme je eines Flügels 170 des Führungsabschnitts 165 des Stößels 105 aufweist. Zugleich kann der Führungsabschnitt 165 als hohlzylindrischer Abschnitt 180 ausgebildet sein, auf dessen Außenseiten 167 der oder die Flügel 170 angeordnet sind. In diesen hohlzylindrischen Abschnitt 180 greift dann im zusammengebauten Zusatnd des Tastenmoduls 100 beispielsweise ein Führungsstempel im Aufnahmebecher 175 ein, sodass der Führungsabschnitt 165 sehr robust bei einer Bewegung bzw. einem Niederdrücken des Stößels 105 geführt werden kann.
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Durch die Verwendung des Stößels 105 mit dem Tastkappenträgerabschnitt 160, der durch eine günstigerweise kreisförmige Öffnung des Deckelelementes 110 ragt, kann eine möglichst verkantungsarme Führung des Stößels 105 bei einem Niederdrücken des Stößels 105 realisiert werden. Nochmals verbessert werden kann diese verkantungsarme Führung des Stößels 105 beim Niederdrücken, wenn auch der (oder die) Flügel 170 des Führungsabschnitts 165 des Stößels 105 in der/den Ausnehmung(en) des Aufnahmebechers 175 eingreifen und somit einerseits eine Fühung des Stößels 105 in Richtung der Bewegung während des Niederdrückens als auch andererseits eine Führung gegenüber einer Verdrehung sicherstellen können. Hierdurch kann eine sehr verkantungsarme Betätigung des Stößels 105 des Tastenmoduls 100 sichergestellt werden.
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2 zeigt eine Querschnittdarstellung einer Modulvariante eines Tastenmoduls 100 mit linearem Kraft-Weg-Verlauf. Der Kraft-Weg-Verlauf kann beliebig durch Anpassung bzw. Auswahl einer geeigneten Druckfeder 125 realisiert werden. Aus der 2 ist ferner ersichtlich, dass sich der Stößel 105 in Richtung einer Bewegungsachse 200 in Bezug zum Gehäuseelement 130 bewegen lässt. Diese Bewegung kann beispielsweise durch ein Niederdrücken des Stößels 105 erfolgen, wobei nach einem Tastendruck auf den Stößel 105 durch die Rückstellkraft der Druckfeder 125 der Stößel wieder in seine in der 2 dargestellte Ausgangslage oder Ruhelage zurückgebracht wird.
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Weiterhin ist in der 2 erkennbar, dass der Stößel 105 in einem Durchtrittsbereich 210, in dem er durch eine Öffnung 215 des Deckelelements 110 hindurchgeführt ist, eine Stößelflanke 220 aufweist, die eine Oberfläche umfasst, die schräg zur Bewegungsachse 200 ausgerichtet ist. Zusätzlich weist auch das Deckelelement 110 im Bereich der Öffnung 215 eine Deckelflanke 225 auf, die eine Oberfläche umfasst, die schräg zur Bewegungsachse 200 ausgerichtet ist. Speziell können die Oberfläche der Stößelflanke 220 und die Oberfläche der Deckelflanke 225 im Wesentlichen parallel ausgerichtet sein und in der in der 2 dargestellten Ruhelage des Tastenmoduls 100 eine Dichtwirkung entfalten, um ein Eindringen von Flüssigkeiten in einen Innenbereich des Tastenmoduls 100 möglichst wirksam zu verhindern. Weiterhin umfasst das Tasten 100 ein Stoßdämpferelement 230, welches beispielsweise auf einem Führungsstempel 235 des Gehäuseelements 130 auf- oder eingesetzt ist und welches ein Aufschlagen des Stößels 105 auf diesen Teil des Gehäuseelements 130 abgefedert. Auf diese Weise lässt sich eine geräuschreduzierte Variante eines Tastenmoduls 100 herstellen. Besonders günstig ist es, wenn als Stoßdämpferelement 230 beispielsweise ein Gummistopfen verwendet wird, der aus einer runden Stangenware abgeschnitten und in den Führungsstempel 230 eingesetzt wird, da ein solches Ausführungsbeispiel sehr kostengünstig hergestellt werden kann.
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3 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Tastenmodul 100, wobei in diesem Ausführungsbeispiel eine Lösung zur Implementierung eines Druckpunkts verwendet wird. Hierbei kann eine taktile Sensierung des Überschreitens einer bestimmten Weglänge des Stößels beim Niederdrücken durch den Benutzer des Tastenmoduls 100 erfolgen. Diese taktile Sensierung kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Mitnehmernase 135 einen Vorsprung in Richtung der Kontaktnaase 140 aufweist, und somit beim Niederdrücken des Stößels ein erhöhter Niederpressdruck durch den Benutzer des Tastenmoduls aufzuwenden ist, wenn die Kontaktnase 140 um die Mitnehmernase 135 herum gleiten soll. Diesen erhöhten Niederpressdruck spührt der Benutzer des Tastenmoduls 100 und erkennt hieran eine bestimmte Wegstrecke, um die der Stößel 105 bereits niedergedrückt wurde.
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4 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Tastenmodul 100, bei der eine Lösung zur Implementierung eines Druck- und Klickpunkts verwendet wird. Hierdurch werden die vorstehend genannten Vorteile sehr erffizient erreicht. Die Betätigung des Tastenmoduls 100 wird nachfolgend noch näher unter Verwendung des in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, wobei offensichtlich ist, dass auch die in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechend der nachfolgenden Beschreibung verwendet werden können.
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Besondere Aufmerksamkeit liegt bei in der mit Bezug zu den nachfolgenden Figuren beshriebenen Klick-Variante als Ausführungsbeispiel eines Tastenmoduls 100. In Gegensatz zu den meisten weltweitbekannten Lösungen, bei denen ein Klickgeräusch mit einem zum elektrischen Schaltwerk zusätzlichen Teil bzw. zusätzlichen Mechanismus erzeugt wird, wird gemäß dem hier vorgestellten Ansatz das Klickgeräusch direkt durch einen der elektrischen Schaltkontakte, beispielsweise durch einen Aufprall eines Teils der Kontaktgebereinheit 115 am Deckelelement 110 oder Stößel 105 induziert. Es sind somit allein die Komponenten der elektrischen Schaltkontakte als Teil oder Komponente zur Bereitstellung der Klick- und Schaltfunktion erforderl ich.
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Gemäß den Ausführungsbeispielen des hier vorgestellten Ansatzes ist die Kontaktgebereinheit 115 so konzipiert, dass zumindest ein teil der Kontaktgebereinheit 115 wie hier die Kotnaktnase 140 dreidimensional ausgelenkt (betätigt) werden kann. Die Kontaktgebereinheit 115 wird in einem vorgespannten Zustand in das Schaltmodul bzw. das Tastenmodul 100 eingebaut so, dass beispielsweise Gold-Crosspoint-Kontakte der Kontaktgebereinheit 115 (die beispielsweise die Kontaktspitze 145 bilden) und des Festkontaktes bzw. des Kontaktelements 120 aufeinander gedrückt werden. Mit definierter Vorspannung wird eine definierte Kontaktkraft im geschalteten (d. h., im elektrisch verbundenen) Zustand eingestellt, welche über gesamte Lebensdauer nahezu unverändert bleibt. Diese Vorspannung bzw. Betätigungsbewegung erfolgt in der horizontalen Ebene, d h., in eine Richtung quer bzw. senkrecht zur Bewegungsachse 200. Dies gilt insbesondere für die hier genannten Linear- und Druckpunkt-Varianten des Tastenmoduls 100.
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Bei der Klicker-Variante gemäß einem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel, bei der neben dem elektrischen Schalten auch noch ein Klickgeräusch erzeugt wird, wird die Kontaktgebereinheit 115 bzw. die Kontaktnase 140 als Teil der Kontaktgebereinheit 115 mittels der Betätigungsnase (d h., der Mitnernase 135) auch in die Betätigungsrichtung bzw. in Richtung der Bewegungsachse 200, also entsprechend der Darstellung in der 4 vertikal, ausgelenkt. Hierdurch wird die Kontasktnase 140 in Richtung der Bewegungsachse 200 durch die Mitnehmernase 135 mitgenommen, wobei die Kontaktnase 140 gegenüber der in der 4 dargestellten Ruhelage gespannt wird. Nach einem definierten Betätigungs- bzw. Bewegungsweg trifft die Steuerkontur der Kontaktgebereinheit 115, d. h. die Kontaktnase 140 auf eine in Bezug zur Bewegungsachse 200 schräge Leitwand 400 im Gehäuseelement 130 und wird bei weiterer Betätigung neben einer vertikalen Bewegung durch die Mitnehmernase 140 zusätzlich quer zur Richtung der Bewegungsachse 200, d. h., in der Darstellung der 4 in horizontale Richtung nach rechts, ausgelenkt.
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Um eine möglichst geringe Reibung beim Entlanggleiten der Kontaktnase 140 an der Leitwand 400 zu verursachen und zugleich ein Verkanten und somit eine Fehlfunnktion des Tastenmoduls 100 zu vermeiden, weist die Kotnaktnase 140 ferner einen Oberflächenabschnitt 500 auf, der schräg zur Richtung der Bewegungsachse 200 ausgerichet ist. Speziell kann die Oberfläche des Oberflächenabschnitts 500 maximal in einem spitzen Winkel zur Leitwand 400 ausgerichet sein, wobei ein besonders geringer Gleitwiderstand beim Entlanggleiten der Kotnaktnase 140 an der Leitwand 400 erreicht werden kann, wenn die Oberfläche des Oberflächenabschnitts 500 parallel zur Leitwand 400 ausgerichet ist.
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5 zeigt eine Querschnittdarstellung eines Tastenmoduls 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes, bei dem nun die Kontaktnase 140 in einer maximalen Auslenkung in Bezug auf die Bewegungsachse 200 ausgelenkt ist. Dies bedeutet, dass der Abstand der Kontaktnase 140 zur Bewegungsachse 200 in dieser Position am Größten ist. In dieser in der 5 dargestellten Position wird die Kontaktnase 140 der Kontaktgebereinheit 115 gegenüber der Mitnehmernase 135 ausrasten und um die Mitnehmernase 135 herum geführt. Der besseren Übersichtlichkeit ist in den nachfoglenden Figuren oftmals auf die Darstellung der Druckfeder 125 verzichtet worden, wobei offensichtlich ist, dass diese Druckfeder 125 in den jeweils dargestellten Ausführungsbeispielen des Tastenmoduls 100 eingesetzt werden kann oder ist.
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Ab dem Punkt, an dem die Kontaktnase 140 ausrastet, ist die Kontaktgebereinheit 115 bzw. die Kontaktnase 140 wieder freigestellt und kann sowohl in die senkrechte (also in eine Längsrichtung der Bewegungsachse 200) als auch in die waagerechte Richtung in der 5 (also in eine Richtung quer zur Bewegungsachse 200), in die Ursprungsposition bzw. Ruhelage zurückkehren.
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6 zeigt eine Querschnittsdarstellung des in der 5 dargestellen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Tastenmodul 100, wobei nun die Kontaktnase 140 nach dem Ausrasten an eine Anschlagwand 600 des Deckelelementes 110 anschlägt und hierdurch ein Klickgeräusch erzeugt. Da aber gemäß dem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel die (mechanische) Steifigkeit der Kontaktgebereinheit 115 in die senkrechte Richtung deutlich höher als in die waagerechte Richtung konzipiert wurde, schlägt die Kontaktnase 140 der Kontaktgebereinheit 115 mit einer dafür definierter Fläche (die hier als Anschlagabschnitt 610 bezeichnet ist) gegen die Anschlagwand 600 des Deckelelementes 110 zuerst und erzeugt ein gewünschtes definiertes Klickgeräusch. Der Anschlagabschnitt 610 kann beispielsweise eine Oberfläche aufweisen, die im Wesentlichen parallel zum Deckelelement 110 bzw. der Anschlagwand 600 des Deckelelementes 110 ausgerichtet ist. Auch kann der Anschlagabschnitt 610 durch einen abgewinkelten Teil der Kontaktgebereinheit 110 bzw. der Kontaktnase 140 ausgebildet sein und alternativ oder zusätzlich eine größere Länge einer zum Deckelelement 110 hin ausgerichtete Oberfläche als eine Dicke aufweisen.
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Nach dem Anschlagen der Kontaktgebereinheit bzw. der Kontaktnase 140 an dem Deckelelement 110 bzw. der Anschlagwand 610 bewegt sich die Kontaktgebereinheit 110 bzw. die Kontaktnase 140 in der waagerechten Ebene, d. h., zu dem Stößel 105 bzw. dem Kontaktelement 120 hin und der elektrische Kontakt wird mit einer vordefinierten Kraft geschlossen.
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7 zeigt eine Querschnittsdarstellung des in der 6 dargestellen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Tastenmodul 100, wobei nun die Kontaktnase 140 nun wieder nach dem Anschlagen an das Deckelelement 110 in die Ruhelage geführt wurde und somit ein elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktspitze 145 des Kontaktgeberelementes 115 und dem Kontaktelement 120 geschlossen ist.
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Nach dem Freilassen des Stößels 105, bedingt durch die Rückstellkraft der Druckfeder 125, die in den Figuren 5 bis 9wie vorstehend genannt aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist, erfolgt die Rückstellung des Stößels 105 in die in der 4 dargestellte Ursprungsstellung. Dabei wird die Kontaktgebereinheit 115 bzw. die Kontaktnase 140 durch einen Rücksetzflächenabschnitt 700 der Mitnehmernase 135, der als eine Schräge des Stößels 105 in die rechte Richtung aus der 7, d. h. waagerecht bzw. quer zur Richtung der Bewegungsachse 200 ausgelenkt. Hierbei rutscht die Kontaktnase 140 über die Betätigungsnase bzw. die Mitnehmernase 135, schlägt erneut, jedoch an dem Stößel 105 an und erzeugt ein zweites Klickgeräusch, welches beispielsweise weniger intensiv sein kann, als das erste Klickgeräusch, welches durch ein Anschlagen der Kontaktnase 140 an dem Deckelelement 110 sein wird.
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8 zeigt eine Querschnittsdarstellung des in der 7 dargestellen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Tastenmodul 100, wobei nun die Kontaktnase 140 durch den Rücksetzflächenabschnitt 700 von nach rechts, d. h., quer zur Erstreckungsrichtung der Bewegungsachse 200 ausgelenkt wird, um den Stößel 105 wieder in die Ausgangslage bzw. Ursprungslage bzw. Ruhelage zu bringen.
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Der Klang und die Intensität des Klickgeräusches können durch den Auslenkweg, Materialeigenschaften der Kontaktgerbereinheit 115, Abstand zu Anschlagfläche 610, Steifigkeit und Gewicht der Kontaktgebereinheit bzw. der Kontaktnase 140 beliebig eingestellt werden.
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Aufgrund der geringen Baugröße des hier vorgestellten Ausführungsbeispiels des Tastenmoduls 100 ist es nützlich, die Verkantsicherheit der Betätigungsführung für die Betätigung bzw. das Niederdrücken des Stößels 105 im Tastenmodul 100 zu verbessern. Um dies mit limitierter Länge einer Führungsseinrichtung zur Führung der Bewegung des Stößels entlang der Bewegungsachse 200 zu erreichen, sollte die untere Führung, d. h., eine Führugnseinrichtung im Bereich des Gehäuseelementes 130 möglichst schmal (beispielsweise ca. 1mm) und die obere Führung, d. h., eine Führungseinhrichtung im Bereich des Deckelelementes 110 bzw. des Stößels 105, möglichst breit (bis zu einem gewissen Grad) gestaltet werden. Damit wird eine technische Herausforderung gestellt, da ein Führungsstift (übliche Bauform) mit einem Durchmesser von 1mm nicht ausreichende Festigkeit (beispielsweise im Falle des Vorsehens einer Ausführung aus Kunststoffmateiral) bietet und gegebenenfalls sehr aufwendig aus Sonderwerkstoffen hergestellt werden müsste. Aus diesem Grund wurde der Stößel 105 gemäß dem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel derart konzipiert, dass die obere Führung im Bereich des Stößels 105 eine zylindrische Form mit großem Durchmesser annimmt (welche leicht herzustellen ist).
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9 zeigt eine Aufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Tastenmodul 100, wobei die 9 eine Aufsicht auf ein offenes Gehäuseelement 130 ohe eingeclipstes Deckelement 110, jedoch mit eingestecktem Stößel 105 darstellt. Erkennbar ist neben dem Gehäuseelement 130 noch das Kontaktelement 120, die Kontaktgebereinheit 115 samt Kontaktnase 140 und Kontaktspitze 145, der Anschlagabschnit 610, die Leitwand 400, das Dichtelement 150 sowie das Stoßdämpferelement 230. Ferner ist noch der Tastkappenträgerabschnitt 160 des Stößels in Aufsichtdarstellung erkennbar, wobei kreuzförmig angeordnete Tastkappenträgerrippen 900 erkennbar sind, die eine sichere und drehfeste Befestigung der auf den Stößel 105 aufzuclipsenden oder aufzusteckenden Tastkappen (die in der 9 nicht dargestellt sind) sicherstellen.
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10 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Tastenmodul 100 in zusammengesetzter Form, d. h., mit zusammengeclipstem Deckelelement 110 und Gehäuseelement 130 sowie mit darin angeordneten weiteren Komponenten gemäß der vorstehenden Ausführungen. Das Tastenmodul 100 ist hierbei im niedergedrückten Zustand, also im betätigten Zusatnd dargestellt. Darstelllt sind weiterhin die Lagen eines ersten Schnitts A-A und eines zweiten Schnitts B-B durch das Tastenmodul 100, deren Schnittansichten in den nachfolgenden Ausführungen näher beschrieben werden.
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11 zeigt eine Schnittansicht durch das Tastenmodul 100 entsprechend dem Schnitt A-A aus der Darstellung gemäß 10. Da Flügel 170 an einer stabiler Zylinderhülse bzw. der Außenseite 167 des Führungsabschnitts 165 des Stößels 105 platziert sind, die in zumindest einer (oder mehreren Ausnehmungen 1100 des Aufnahmebechers 175 des Gehäuseelementes 130 eingreifen, ist die Gesamtsteifigkeit des Stößels 105 auch in üblichen Materiallausführungen gegeben. Außerdem wird die Verdrehsicherheit des Stößels 105 durch die Kreuzführung der in die Ausnehmungen 1100 eingreifenden Flügel 170 realisiert. Die untere Führung wurde im Führungsabschnitt 165 im Gehäuseelement 130 somit als Ausnehmungen 1100 für Rippen (die auch als Fügel 170 bezeichnet werden können) des Stößels 105 konzipiert, die speziell kreuzförmig ausgerichtet und beispielsweise mit einer Flügelbreite von ca. 1mm vorgesehen sind. Die Führung des Stößels 105 erfolgt hierbei an den Seitenflächen der kreuzweise angeordneten Flügel 170 in den Ausnehmungen 1100 dieses Führungslabschnitts 165. Somit gelten in den beiden Hauptbelastungsrichtungen die Führungsbreiten gleich mit der Dicke der kreuzweise angeordneten Flügel 170, also beispielsweise ca. 1 mm.
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12 zeigt eine Schnittansicht durch das Tastenmodul 100 entsprechend dem Schnitt B-B aus der Darstellung gemäß 10. Neben dem Deckelelement 110 ist noch der Stößel 105 erkennbar, wobei ferner die Tastkappenträgerrippen 900 in der Form vom kreuzweise angeordneten Rippen dargestellt sind, auf welche eine in der 12 nicht dargestellte Tastenkappe aufgesteckt werden kann. Ferner ist noch ein Lichtleitelement 1210 des Deckelelementes 110 erkennbar, welches zumindest teilweise ringförmig um eine Öffnung 215 angeordnet ist, durch welche der Stößel 105 hindurchgeführt ist. Dieses Lichtleitelement 1210 dient dazu, die Ausleuchtung der Tastenkappe zu verbessern. Hierbei wird das Lichtleitelement 1210 derart asugeführt, dass es sich von dem Deckelelement 110 hervor (beispielsweise gemäß der Darstellung aus der 12 aus der Zeichenebene heraus) erstreckt und aus einem transparenten Material ausgebildet ist. Insbesondere kann das Lichtleitelement 1210 auf der gegenüberliegenden Seite von der Lichtquelle durch das Deckelelement 110 hindurch ragen und transparent ausgestalte sein, sodass auf der der Rückseite des in der 12 dargestellten Deckelelementes 110 ebenfalls das Lichtleitelement 1210 als zumindest teilweise rundes, um den Stößel 105 herum rund konzipiertes Lichtleitelement 1210 kostengünstig integriert ist, um Licht möglichst gleichmäßig auf eine auf den Stößel 105 aufgeclipste Tastenkappe abstrahlen zu können. Um das Licht auf eine dem Deckelelement 110 gegenüberliegende Seite zu transportieren, wurde der daher in das Deckelelement 110 der bevorzugt zumindest teilweise ringförmiger Lichtleiter als Lichtleitelement 1210 kostengünstig integriert.
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13 zeigt eine perspektivische Ansicht des Deckelelementes 110 mit den darin integierten Lichtleitelement 1210. Das gleichmäßige Abstrahlen des Lichtes kann an verschiedenen Bereichen des Deckelelementes 110 durch das Einbringen von reflektierenden Strukturen bzw. Oberflächen mit unterschiedlichen Diffusionswerten an/in dem Lichtleitelement 1210 bzw. unterschiedlichen Positionen des Lichtleitelementese 1210 gestaltet werden.
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14 zeigt eine perspektivische Darstellung des Stößels 105 mit den Flügeln 1100, der Mitnehmernase 135, dem Rücksetzflächenabschnitt 700 sowie die Stößellflanke 220.
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Durch die die Schnittstelle zwischen dem Deckelelement 110 mit der Deckelflanke 225 und dem Stößel 105 mit der Stößelflanke 220, die einen kegelförmigen Ring-Anschlag ausgebildeen, wird eine relativ gute formschlüssige Abdichtung des Tastenmoduls 100, zumindest im unbetätigten Zustand, sichergestellt. Zusätzlich, im Gegensatz zu meisten bekannten Tastmodulen, ist die obere Führung mit den als eine zylindrische Loch-Hülse ausgeführt, also einem zylinderförmigen Führungsabschnitt 160 des Stößels 105, der in der Öffnung 215 geführt werden kann. Dieses Ausführungsbeispiel verhindert das Eindringen von Fremdpartikel und Flüssigkeiten in großen Mengen auch während des ganzen Betätigungsweges, wie dies bereits mit Bezug zu den 4 bis 6 offenbart ist.
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Da es im Lebenslauf einer Tastatur immer wieder einmal dazu kommt, dass wässrige Flüssigkeiten überschüttert werden, sollte gewisse Resistenz der Tastmodule 100 zumindest in der Ruhestellung gegen das Eindringen von Flüssigkeiten sichergestellt sein. Besonders empfindlich gegen Wasser oder zuckerhaltigen Flüssigkeiten wie Cola sind das Schaltwerk, also die elektrischen Kontakte wie vorliegend die Kontaktgebereinheit 115 und das Kontaktelement 120, sowie die Komponenten zur Führung des Stößels 105, insbesondere die Druckfeder 125 sowie die Flügel 110 und die Ausnehmungen 900, die bei einem Verkleben zur Funktionsunfähigkeit des Tastenmoduls 100 führen würden. Die Robustheit des Tastenmoduls 100 wird beispielsweise durch Einbringen einer Labyrintdichtung als Dichtelement 150 zwischen dem Deckelelement 110 und dem als Sockel wirkenden Gehäuseelement 130 deutlich verbessert. Die Labyrintdichtung als Dichtelement 150 schützt das gesamte Schaltwerk, also die Kontaktgebereinheit 115 und das Kontaktelement 120, und die Komponenten der zur Führung des Stößels 105, wie dies bereits auch mit Bezug zu den 1 und 9 bereits beschrieben wurde, gegen Eindringen von Flüssigkeiten, wie Wasser oder zuckerhaltigen Getränken und Staub in schädlichen Mengen. Die wässrigen Flüssigkeiten werden durch die Kapillarwirkung in der Labyrintdichtung als Dichtelement 150 gestoppt, sodass sie nicht in das Tatenmodul 100 eindringen.
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Bei bestimmten Kundenanwendungen wird gewünscht, dass die Tastaturen reduzierte Geräuschentwicklung aufweisen. Derzeit wird beispielsweise bei MX-Silent-Modulen der Anmelderin eine aufwendige Zweikomponenten-Technologie angewendet. Dabei werden an bestimmten Stellen weiche Dämpfelemente eingespritzt, um die Geräuscheintwicklung bei einem Aufschlagen von Komponenten auf diese Teile zu reduzieren. Die Herstellung eines solchen Tastenmoduls 100 ist somit sehr kostenintensiv, eingeschränkt in der Werkstoffauswahl und benötigt spezielle Werkzeuge und Prozesse.
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In dem hier vorgestellten Ansatz wird ein Tastenmodul 100 vorgestellt, bei dem dieses Problem durch beispielsweise eine zusätzliche Montage eines Gummi-Profils als Stoßdämpferelement 230 (beispielsweise in einer runden, quardatischen, etc ... Form) als Dämpfelements im Zentrierzapfen als Führungsstempel 235 vorgesehen
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15 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Gehäuseelementes 130 mit dem Dichtelement 150, dem Stoßdämpferelement 230, dem Führungsstempel 235 sowie weiteren vorstehend genannten Komponenten. Das Stoßdämpferelement 230 kann als Gummi-Dämpfer ausgebildet sein und beispielweise als endloses Profil vorgefertigt und auf die gewünschte Länge zugeschnitten und in den Führungsstempel 235 montiert werden. Optional kann der Dämpfelement bzw. Stoßdämpferelement 230 als eine Scheibe oder Ring in den Führungsstempel 235 zwischen Stößel 105 und Gehäuseelement 130 eingebaut werden. Diese Vorgehensweise weist mehrere Vorteile auf, beispielsweise kann ein Einbau nach Bedarf erfolgen und es werden keine zusätzlichen Werkzeuge benötigt. Auch steht eine breite Auswahl von Material für das Stoßdämpferelement 230 zur Verfügung und es fallen lediglich geringe Gesamtkosten für das Vorstehen eines solchen optionalen Stoßdämpferelementes 230 an. Ferner ist auch eine Innenansicht des Gehäuseelements 130 mit dem Aufnahmebecher 175 sowie den im Aufnahmebecher 175 angeordneten Ausnehmungen 1100 erkennbar, wobei diese Ausnehmungen 1100 hier als vollständige seitliche schlitzförmige Öffnungen im Aufnahmebecher 175 vorgesehen sind.
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16 zeigt eine Seitenansicht eines Tastenmoduls 100, welches auf einer Leiterplatte 1600 verbaut ist, wie sie beispielsweise als Leiterplatte einer Tasteatur verwendet werden kann.
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17 zeigt eine Seitenansicht eines weiteren Tastenmoduls 100, welches ebenfalls auf einer Leiterplatte 1600 verbaut wurde, wobei das Tastenmodul 100 ferner durch eine weitere Leiterplatte als Montagerahmen 1700 hindurch gesteckt wurde bzw. durch diesen Montagerahmen 1700 während der Fertigung gehalten wird. Der Montagerahmen 170 kann beispielsweise als Halteleiterplatte verwendet werden, um eine stabile Ausrichtung des Tastenmoduls 100 während des Befestigungsvorgangs des Tastenmoduls 100 auf der Leiterplatte 1600 sicherzustellen. Hierbei kann der Montagerahmen 1700 in einem geringen Abstand über der Leiterplatte 1600 angeordnet sein.
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Eine reduzierte Bauhöhe der Tatenmodule 100 macht die Montage von oftmals erforderlichen elektronischen Bauteilen (beispielsweise auf SMD-Basis) auf der Oberseite einer Leiterplatte als Träger der Tatsenmodule 100, insbesondere in Verbindung mit einer Rahmenmontage schwierig bzw. unmöglich. Eine Montage der erforderlichen Bauelemente auf der Unterseite einer solchen Leiterplatte ist ebenso problematisch, da bestimmte Bauteile unmittelbar an den Tatenmodulen 100 angebracht werden sollten. Hieraus resultieren erhebliche Schwierigkeiten beim nachträglichen Tastenmodul-Lotprozess (speziell bei der Verwendung einer Lotwelle), da alle Bauteile abgedeckt werden müssten. Außerdem besteht eine Gefahr der Zerstörung von elektronischen Bauteilen bedingt durch elektrostatische Entladungen (bis 8 KV). Als Lösung des Problems kann gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes ein Platzieren von SMD.Bauteilen (beispielsweise LEDs, Dioden; Widerstände) unterhalb des Tastenmoduls 100 auf der Oberseite der Leiterplatte vorgesehen sein
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18 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein Tastenmodul 100 auf das Gehäuseelement 130. Erkannbar sind die elektronischen Bauteile 1800 des Tastenmoduls 100, die durch das Gehäuseelement 130 des Tastenmoduls 100 mechanisch und gegen elektrische Entladungen geschützt sind. Ein nachträglicher Lotprozess kann kostengünstig gestaltet werden, da keine Bauteile auf der Unterseite der Leiterplatte platziert werden müssen. Das Tastenmodul 100 kann direkt auf dem Montagerahmen 1700 platziert werden, wie dies aus der Darsstellung aus 16 erkennbar ist oder mittels zusätzlichen Montagerahmen 1700 gehalten werden, wie dies aus der 17 erkennbar ist. In beiden Fällen kann ein zusätzlicher Entladungsschutz durch elektrischen Anschluss einer Schutzstruktur auf der Oberseite der Leiterplatte 1600 bzw. Montagerammen 1700 auf eine Erdleitung direkt oder durch einen Entladewiderstand (beispielsweise 100-300 Ohm) erfolgen.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Tastenmodul
- 105
- Stößel, Betätigungselement
- 110
- Deckelelement
- 115
- Kontaktgebereinheit
- 120
- Kontaktelement
- 125
- Druckfeder
- 130
- Gehäuseelement, Bodenelement
- 135
- Mitnehmernase
- 140
- Kontaktnase
- 145
- Kontaktspitze
- 150
- Dichtelement
- 160
- Tastkappenträgerabschnitt
- 165
- Führungsabschnitt
- 167
- Außenseite
- 170
- Flügel, Rippe
- 175
- Aufnahmebecher
- 180
- hohlzylindrischer Abschnitt
- 200
- Bewegungsachse
- 210
- Durchtrittsbereich
- 215
- Öffnung
- 220
- Stößelflanke
- 225
- Deckelflanke
- 230
- Stoßdämpferelement
- 235
- Führungsstempel
- 400
- Leitwand, Kontruktionselement
- 500
- Oberflächenabschnitt
- 600
- Anschlagwand
- 610
- Anschlagabschnitt
- 700
- Rücksetzflächenabschnitt
- 900
- Tastkappenträgerrippen
- 1100
- Ausnehmung
- 1210
- Lichtleitelement
- 1600
- Leiterplatte
- 1700
- Montagerahmen
- 1800
- elektronisches Bauelement
