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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Tastschalter, und bezieht sich insbesondere auf einen Tastschalter, der eine Feder zum Erzeugen einer Rückstellkraft verwendet.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Tastschalter auf dem Markt verwenden gewöhnlich eine Feder oder eine Gummikalotte, um eine erforderliche Rückführung für deren Tastenkappe zu erzeugen. Im Allgemeinen weist die verwendete Feder eine einzige feste Federkonstante auf. Wenn die Federkonstante klein ist, ist die durch die Feder erzeugte Rückstellkraft gering und eine Widerstandskraft für einen die Tastenkappe drückenden Benutzer ist ebenfalls gering, sodass der Benutzer die Tastenkappe schnell nach unten drücken kann. Da die Rückstellkraft jedoch gering ist, ist die Zeit zum Zurückkehren der gedrückten Tastenkappe auf ihre Ausgangsposition lang, was für den Benutzer beim kurzzeitig aufeinanderfolgenden Drücken der Tastenkappe unpraktisch ist. Wenn die Federkonstante groß ist, ist die durch die Feder erzeugte Rückstellkraft hoch und die gedrückte Tastenkappe kann in kurzer Zeit auf ihre Ausgangsposition zurückkehren. Da die Rückstellkraft groß ist, ist jedoch die Widerstandskraft für einen die Tastenkappe drückenden Benutzer hoch, sodass der Benutzer die Tastenkappe mit größerer Kraft drücken muss, was eine Ermüdung an den Fingern des Benutzers hervorruft, sodass es für den Benutzer unangenehm ist, die Tastenkappe in kurzer Zeit aufeinanderfolgend zu drücken. Darüber hinaus unterscheidet sich der Verformungsmechanismus der Gummikalotte von der linearen Verformung der Feder. Die Verformungseigenschaft der Gummikalotte kann nicht in einer festen Federkonstante dargestellt werden. Im Allgemeinen kann die Gummikalotte am Anfang der elastischen Verformung der Gummikalotte ihre geometrische Struktur beibehalten und stellt eine relativ große Federkonstante bereit. Wenn die Struktur der Gummikalotte sich zu wölben beginnt, stellt die Gummikalotte eine relativ kleine Federkonstante bereit. Obwohl die Federkonstante am Beginn der elastischen Verformung relativ groß ist, ist der Verformungsumfang relativ klein. Obwohl die Federkonstante an der darauffolgenden Wölbungsverformung relativ klein ist, ist der Verformungsumfang relativ groß. Daher kann der Benutzer beim Gebrauch einen hohen Schwellenwert der Druckkraft spüren, aber die Druckkraft durch den Benutzer ist nach dem Schwellenwert gering; darüber hinaus ist die gesamte, durch die verformte Gummikalotte gespeicherte Energie nicht hoch. Im großen Ganzen benötigt im Vergleich zum Tastschalter, der die Feder mit einer hohen Federkonstante verwendet, die Tastenkappe des Tastschalters, der die Gummikalotte verwendet, noch eine relativ lange Zeit zum Zurückkehren auf ihre Ausgangsposition. Daher können bei den aktuellen Tastschaltern (unabhängig davon, ob diese eine Feder oder Gummikalotte verwenden) deren Tastenkappen keine Bewegung zum schnellen Herunterdrücken und schnellen Zurückführen bereitstellen, was den Ermüdungsgrad der Finger des Benutzers reduzieren kann, wenn der Benutzer den Tastschalter in einigen Umgebungen, wie z. B. dem elektronischen Sport handhabt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tastschalter bereitzustellen. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1, 17, 32 bzw. 34. Die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Der Tastschalter verwendet eine Verbindung von Federn, die in Reihe geschaltet sind, um eine Kraftrückmeldung bereitzustellen, die zuerst schwach und danach stark ist, sodass ein Nutzer die Tastenkappe des Tastschalters mühelos schnell drücken kann und die Tastenkappe schnell zurückgeführt werden kann, nachdem das Drücken freigegeben ist.
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Ein Tastschalter eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Basis, eine Tastenkappe und eine Kombination von Federn. Die Tastenkappe ist oberhalb der Basis angeordnet. Die Kombination von Federn ist zwischen der Tastenkappe und der Basis angeordnet. Die Kombination von Federn umfasst eine erste Feder und eine zweite Feder, die mit der ersten Feder in Reihe geschaltet ist, sodass, wenn die Tastenkappe eine Druckkraft zum Bewegen von einer Ausgangsposition zur Basis hin aufnimmt, die Tastenkappe die Druckkraft auf die Kombination von Federn überträgt, und die Druckkraft anschließend der Reihe nach durch die erste Feder und die zweite Feder auf die Basis übertragen wird. Wenn sich die Tastenkappe hierbei von der Ausgangsposition über eine Übergangsposition zur Basis hin bewegt, wird entweder die erste Feder oder die zweite Feder vollständig bis zu einem starren Zustand zusammengedrückt, sodass eine Höhe dieser Feder eine entsprechende starre Höhe erreicht, und die andere Feder nicht vollständig zusammengedrückt wird und bei der Weiterbewegung elastisch verformbar bleibt. Die zusammengedrückte Feder, deren Höhe die entsprechende starre Höhe erreicht, weist eine Vielzahl von elastischen Windungen auf. Die Vielzahl der elastischen Windungen ist im Wesentlichen vertikal gestapelt. Mit anderen Worten, bevor die Tastenkappe die Übergangsposition erreicht, trägt jede der ersten Feder und der zweiten Feder zur elastischen Verformung bei, sodass die Federkonstante der Kombination von Federn relativ klein ist. Der Benutzer kann die Tastenkappe mühelos schnell nach unten drücken. Die Kraftrückkopplung ist zudem relativ schwach. Nachdem sich die Tastenkappe über die Ausgangsposition hinaus nach unten bewegt, wird eine der ersten und zweiten Federn auf die entsprechende starre Höhe zusammengedrückt, sodass die eine Feder keine weitere elastische Verformung bereitstellen kann. Nur die jeweils andere der ersten und zweiten Federn kann weiter zur elastischen Verformung beitragen. Dadurch erhöht sich die Federkonstante der Kombination von Federn und die Tastenkappe kann eine relativ starke Rückstellkraft erhalten, sodass, wenn der Benutzer die Tastenkappe nicht mehr drückt, die Tastenkappe schnell auf deren Ausgangsposition zurückgeführt werden kann. Somit kann sich die Tastenkappe schnell nach oben und unten bewegen. Der Benutzer kann zuerst ein schwaches und danach ein starkes Druckgefühl spüren, das den Ermüdungsgrad des Benutzers reduziert, wenn der Benutzer den Tastschalter handhabt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.
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Darin zeigt:
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1 eine schematische Ansicht, die einen Tastschalter eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 eine Explosionsansicht des Tastschalters in 1 aus einem durch die Linie X-X gekennzeichneten Blickwinkel;
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3 eine Explosionsansicht des Tastschalters in 1 aus einem durch die Linie Y-Y gekennzeichneten Blickwinkel;
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4 eine Schnittansicht des Tastschalters in 1 entlang der Linie X-X;
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5 eine Schnittansicht des Tastschalters in 1 entlang der Linie Y-Y;
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6 eine Schnittansicht des Tastschalters in 4, wenn dessen Tastenkappe gedrückt ist, sodass diese an einer Auslöseposition befindet;
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7 eine Schnittansicht des Tastschalters in 4, wenn die Tastenkappe gedrückt ist, sodass diese sich an einer Übergangsposition befindet;
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8 eine Schnittansicht des Tastschalters in 4, wenn die Tastenkappe gedrückt ist, sodass diese sich an einer gedrückten Position befindet;
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9 eine schematische Ansicht, die eine Anordnung einer Kombination von Federn, eines Kolbens und einer Bodenplatte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
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10 eine schematische Ansicht, die eine Einrichtung einer oberen Abdeckung und eines Kolbens des Tastschalters in 2 aus einem anderen Blickwinkel veranschaulicht;
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11 eine Draufsicht des Tastschalters in 1;
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12 eine Explosionsansicht eines Tastschalters eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung;
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13 eine Schnittansicht des Tastschalters in 12, wenn dessen Tastenkappe gedrückt ist, sodass diese sich an einer Übergangsposition befindet;
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14 eine Schnittansicht des Tastschalters von 12, wenn die Tastenkappe gedrückt ist, sodass diese sich an einer gedrückten Position befindet;
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15 eine Schnittansicht eines Tastschalters eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung, wenn dessen Tastenkappe gedrückt ist, sodass diese sich an einer Übergangsposition befindet;
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16 eine schematische Ansicht, die eine Anordnung einer Kombination von Federn, eines Kolbens und einer Bodenplatte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
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17 eine schematische Ansicht, die eine Anordnung einer Kombination von Federn, eines Kolbens und einer Bodenplatte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
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18 eine Explosionsansicht eines Tastschalters eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung;
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19 eine schematische Ansicht, welche die Einrichtung eines elastischen Teils und eines Sockels für das elastische Teil des Tastschalters in 18 veranschaulicht;
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20 eine Draufsicht des Tastschalters von 18;
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21 eine Schnittansicht des Tastschalters in 18 entlang der Linie Z-Z in 19, wenn dessen Tastenkappe sich an einer Anfangsposition befindet;
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22 eine Schnittansicht des Tastschalters in 21, wenn die Tastenkappe gedrückt ist, sodass diese sich an einer Kontaktposition befindet, die niedriger als die Ausgangsposition ist;
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23 eine Schnittansicht des Tastschalters in 21, wenn die Tastenkappe gedrückt ist, sodass diese sich an einer Auslöseposition befindet, die niedriger als die Kontaktposition ist;
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24 eine Schnittansicht des Tastschalters in 21, wenn die Tastenkappe gedrückt ist, sodass diese sich an einer Position zwischen der Auslöseposition und einer Übergangsposition befindet, die niedriger als Auslöseposition ist; und
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25 eine Schnittansicht des Tastschalters in 21, wenn die Tastenkappe gedrückt ist, sodass diese sich an der Übergangsposition befindet.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird auf 1 bis 5 Bezug genommen. Ein Tastschalter 1 eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Basis 10, eine Tastenkappe 12, einen Rückstellkraftmechanismus 14, eine Lichtquelle 16 und einen Schalter 18. Die Tastenkappe 12 ist oberhalb der Basis 10 angeordnet. Der Rückstellkraftmechanismus 14 ist zwischen der Basis 10 und der Tastenkappe 12 angeordnet. Durch einen Verschiebeeingriff der Basisplatte 10 mit der Tastenkappe 12 kann sich die Tastenkappe 12 parallel zu einer Richtung D1 (die durch einen Pfeil in 4 und 5 gekennzeichnet ist) selektiv zur Basis 10 hin oder davon weg bewegen. Dabei ist die Richtung D1 im Blickwinkel von 4 und 5 im Wesentlichen eine vertikale Richtung. Im Ausführungsbeispiel ist der Rückstellkraftmechanismus 14 eine Kombination von Federn, die eine erste Feder 142 und eine zweite Feder 144 umfasst. Die erste Feder 142 und die zweite Feder 144 sind in Reihe geschaltet und zwischen der Basis 10 und der Tastenkappe 12 angeordnet. Ein oberes Ende der ersten Feder 142 liegt an der Tastenkappe 12 an. Ein unteres Ende der ersten Feder 142 ist mit einem oberen Ende der zweiten Feder 144 verbunden. Ein unteres Ende der zweiten Feder 144 liegt an der Basis 10 an. Sowohl die erste Feder 142 als auch die zweite Feder 144 ist eine Schraubenfeder mit einer Vielzahl von elastischen Windungen. Wenn die Tastenkappe 12 sich von einer Ausgangsposition zur Basis 10 hin zu bewegen beginnt, bewirkt die Tastenkappe 12 eine Verformung sowohl der ersten Feder 142 als auch der zweiten Feder 144. Eine durch die verformte erste Feder 142 und die verformte zweite Feder 144 erzeugte Rückstellkraft wird als Rückstellkraft für die Tastenkappe 12 herangezogen. Die weiteren Details der Verformung der ersten Feder 142 und der zweiten Feder 144 werden später beschrieben. Die Lichtquelle 16 ist an der Basis 10 angeordnet und kann Licht zur Tastenkappe hin emittieren. Die Tastenkappe 12 kann einen lichtdurchlässigen Bereich 12a (der durch gestrichelte Linien in 1 gekennzeichnet ist) umfassen. Das durch den lichtdurchlässigen Bereich 12a hindurchtretende Licht, kann einen visuellen Effekt erzeugen. Zur Vereinfachung der Zeichnungen ist die innere Struktur der Lichtquelle 16 in den Figuren im Schnitt nicht dargestellt. Im Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 16 durch eine LED, einem Licht emittierenden Bauteil mit einer Leuchtdiode und einer Vielzahl von Elektrodenstiften realisiert. Der Schalter 18 ist auf der Basis 10 angeordnet und wird durch die Tastenkappe 12 selektiv ausgelöst. Darüber hinaus sind die Lichtquelle 16 und der Schalter 18 in der Praxis prinzipiell mit einer Leiterplatte 2 (die durch ein gestricheltes Rechteck in 4 gekennzeichnet ist) verbunden, die nicht weiter beschrieben wird.
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Die Basis 10 umfasst detailliert ferner eine Bodenplatte 102, eine obere Abdeckung 104, eine Verschiebeeingriffsstruktur 106 und einen Zapfen 108. Die obere Abdeckung 104 und die Bodenplatte 102 stehen zu Bilden eines Aufnahmeraums 110 im Eingriff. Die Verschiebeeingriffsstruktur 106 ist im Aufnahmeraum 110 angeordnet. Der Zapfen 108 ist an der Bodenplatte 102 befestigt und erstreckt sich im Aufnahmeraum 110 zur Tastenkappe 12 hin. Die obere Abdeckung 104 weist eine Kolbenhülse 1042 auf. Die Kolbenhülse 1042 bildet eine Kolbenöffnung am Mittelbereich. Die Kolbenöffnung verbindet den Aufnahmeraum 110.
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Die Tastenkappe 12 umfasst einen Kappenkörper 122 und einen Kolben 124. Der Kappenkörper 122 ist oberhalb der oberen Abdeckung 104 angeordnet. Der Kolben 124 ist zwischen der Bodenplatte 102 und der oberen Abdeckung 104 angeordnet. Der Kolben 124 weist einen ersten Endbereich 1242 an dessen unteren Bereich auf. Der Kolben 124 weist einen zweiten Endbereich 1244 an dessen oberen Bereich auf. Der Kolben 124 ist mit dem Kappenkörper 122 durch den zweiten Endbereich 1244 verbunden. Im Ausführungsbeispiel sind der zweite Endbereich 1244 des Kolbens 124 und der Kappenkörper 122 durch einen Eingriff der Eingriffsstrukturen 12442 und 1222 verbunden.
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Der Kolben 124 der Tastenkappe 12 geht verschiebbar durch die Kolbenhülse 1042 der Basis 10 hindurch. Der erste Endbereich 1242 ist im Aufnahmeraum 110 direkt oberhalb des Zapfens 108 angeordnet. Die ringförmige Innenseitenwand der Kolbenhülse 1042 kann den zweiten Endbereich 1244 des Kolbens 124 zum Auf- und Abwärtsbewegen relativ zur Basis 10 führen. Der erste Endbereich 1242 des Kolbens 124 umfasst eine Verschiebeeingriffsstruktur 1246. Die Verschiebeeingriffsstruktur 1246 und die Verschiebeeingriffsstruktur 106 stehen verschiebbar im Eingriff, sodass sich die Tastenkappe 12 relativ zur Basis 10 zuverlässiger und stabiler aufwärts- und abwärtsbewegen kann.
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Der Rückstellkraftmechanismus 14 (d.h. die Kombination von Federn) ist im Aufnahmeraum 110 angeordnet und stellt einen Kontakt zwischen dem Kolben 124 und der Bodenplatte 102 her. Die erste Feder 142 liegt am ersten Endbereich 1242 des Kolbens 124 an. Die zweite Feder 124 liegt an der Bodenplatte 102 an und ist auf den Zapfen 108 aufgeschoben. Die Lichtquelle 16 ist an der Bodenplatte 102 angeordnet und erstreckt sich durch den Zapfen 108 in den Aufnahmeraum 110. Der Zapfen 108 umfasst eine Aufnahmeöffnung 1082, die durch den Zapfen 108 verläuft. Die Lichtquelle 16 geht durch die Aufnahmeöffnung 1082 hindurch und erstreckt sich nach oben in die Kombination von Federn (oder die zweite Feder 144). Die Lichtquelle 16 emittiert Licht zum ersten Endbereich 1242 hin, sodass das Licht durch die zweite Feder 144 und die erste Feder 142 hindurchtritt, durch den ersten Endbereich 1242 in den Kolben 124 eintritt und danach durch den Kolben 124 zum Emittieren zum Kappenkörper 122 hin geführt wird.
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Der Schalter 18 umfasst ein feststehendes Kontaktelement 182 und ein bewegliches Kontaktelement 184, das benachbart zum feststehenden Kontaktelement 182 angeordnet ist. Das feststehende Kontaktelement 182 ist direkt an der Bodenplatte 102 befestigt. Das feststehende Kontaktelement 182 ist durch einen Verlängerungsbereich vom Ende der zweiten Feder 144 gebildet, der an der Bodenplatte 102 anliegt. Das bewegliche Kontaktelement 184 ist ebenfalls an der Bodenplatte 102 gegenüber dem feststehenden Kontaktelement 182 befestigt und bildet eine Auslegerstruktur. Die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt; das feststehende Kontaktelement 182 kann z. B. unabhängig von der zweiten Feder 144 an der Basisplatte 102 befestigt sein. Das bewegliche Kontaktelement 184 kann durch eine andere elastische Struktur realisiert sein. Sogar der Schalter 18 kann durch einen herkömmlichen Taktschalter realisiert sein. Darüber hinaus durchdringen in diesem Ausführungsbeispiel das feststehende Kontaktelement 182 und das bewegliche Kontaktelement 184 die Bodenplatte 102 jeweils mittels der Verbindungsenden 182a und 184a, sodass diese mit der Leiterplatte 2 (wie in 4 dargestellt) elektrisch verbunden sind. Dadurch kann die offene und geschlossene Stellung des Schalters 18 von der Leiterplatte 2 erfasst werden. Der Kolben 124 umfasst einen Auslösebereich 1248, der am ersten Endbereich 1242 angeordnet ist. Der Auslösebereich 1248 verbindet oder trennt den Schalter 18 selektiv in Abhängigkeit davon, ob die Tastenkappe 12 gedrückt ist, oder nicht.
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Der Bereich des feststehenden Kontaktelements 182, das zum Kontaktieren des beweglichen Kontaktelements 184 verwendet wird, kann mit einer Oberflächenbehandlung (z. B. Galvanisieren von Nickel, Gold) zur Verbesserung einer Ermüdungsfestigkeit des Schalters 18 behandelt sein.
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Es wird auf 2, 4, 7 und 8 Bezug genommen. Im Ausführungsbeispiel sind die erste Feder 142 und die zweite Feder 144 vertikal in Reihe geschaltet und sind im Aufnahmeraum 110, wie durch 4 dargestellt, vorgepresst bzw. vorgespannt; in diesem Moment befindet sich die Tastenkappe 12 an einer Ausgangsposition, und die Tastenkappe 12 ist noch nicht gedrückt. Wenn die Tastenkappe 12 eine Druckkraft durch den Kappenkörper 122 aufnimmt und sich danach von der Anfangsposition zur Basis 10 hin bewegt, z. B. wenn der Benutzer den Kappenkörper 122 durch einen Finger drückt, überträgt die Tastenkappe 12 die Druckkraft (die in den Figuren durch einen Pfeil gekennzeichnet ist) auf die Kombination von Federn (d.h. den Rückstellkraftmechanismus 14). Die Druckkraft wird anschließend der Reihe nach durch die erste Feder 142 und die zweite Feder 144 auf die Basis 10 übertragen. Bevor die Tastenkappe 12 eine Übergangsposition (wie durch 7 dargestellt) erreicht, verformen sich sowohl die erste Feder 142 als auch die zweite Feder 144 elastisch, wenn sich die Tastenkappe 12 relativ zur Basis 10 bewegt. Wenn sich die Tastenkappe 12 zur Übergangsposition bewegt, wird die zweite Feder 144 bis zu einem starren Zustand zusammengedrückt, sodass eine Höhe der zweiten Feder 144 eine entsprechende starre Höhe H1 erreicht, wie dies in 7 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt stapelt sich die Vielzahl der elastischen Windungen der zweiten Feder 144 im Wesentlichen vertikal; d. h., dass jeweils zwei benachbarte Windungen einander berühren, sodass kein Zwischenraum für eine weitere elastische Verformung vorhanden ist. Daher kann sich die zweite Feder 144 elastisch nicht weiter verformen, selbst wenn die zweite Feder 144 eine größere Druckkraft aufnimmt; das heißt, die zweite Feder 144 ist nicht mehr elastisch verformbar. Im zweiten Ausführungsbeispiel berühren jeweils zwei benachbarte elastische Windungen einander in der vertikalen Richtung (d. h. der Komprimierungs- und Ausdehnungsrichtung) fest aneinander an, sodass zwischen den beiden benachbarten elastischen Windungen kein Zwischenraum vorhanden ist. Wenn sich die Tastenkappe 122 über die Übergangsposition hinaus bewegt, verformt sich daher die zweite Feder 14 nicht mehr, und die erste Feder 142 kann sich noch elastisch verformen, wenn sich die Tastenkappe 12 zur Basis 10 hin bewegt. Wenn sich die Tastenkappe 12 im Ausführungsbeispiel zu einer gedrückten Position weiterbewegt, wird die erste Feder ebenfalls bis zu einer entsprechenden starren Höhe zusammengedrückt, wie dies in 8 dargestellt ist. Die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Der Tastschalter 1 kann beispielsweise auch so ausgelegt sein, dass, wenn sich die Tastenkappe 122 an der gedrückten Position befindet, die erste Feder 142 noch nicht bis zu einem starren Zustand zusammengedrückt ist und immer noch elastisch verformbar ist.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die erste Feder 142 eine erste Federkonstante auf. Die zweite Feder 124 weist eine zweite Federkonstante auf. Die erste Federkonstante unterscheidet sich von der zweiten Federkonstante. Beim Aufnehmen der gleichen Druckkraft erzeugen daher die erste Feder 142 und die zweite Feder 144 unterschiedliche Verformungsbeträge. Durch Auslegung der zulässigen Verformungsbeträge der ersten Feder 142 und der zweiten Feder 144 kann, wenn die Tastenkappe 122 auf die Kombination von Federn drückt, eine der ersten und zweiten Federn 142 und 144 zusammengedrückt werden, bis diese fest ist. Im Ausführungsbeispiel sind die erste Feder 142 und die zweite Feder 144 aus Metalldrähten mit demselben Drahtdurchmesser hergestellt. Die erste Feder 142 weist einen ersten Windungsaußendurchmesser 142a auf. Die zweite Feder 144 weist einen zweiten Windungsaußendurchmesser 144a auf. Der erste Windungsaußendurchmesser 142a ist kleiner als der zweite Windungsaußendurchmesser 144a. Die erste Feder 142 und die zweite Feder und 144 weisen die gleiche Steigung und Länge auf, sodass die zweite Federkonstante kleiner als die erste Federkonstante ist und die zweite Feder 144 zusammengedrückt wird, bis diese zuerst starr ist. Darüber hinaus umfasst die Kombination von Federn eine Verbindungsfeder 146. Die erste Feder 142 und die zweite Feder 144 sind durch die Verbindungsfeder 146 verbunden. Die Verbindungsfeder 146 weist einen sich graduell verändernden Windungsaußendurchmesser auf, sodass die erste Feder 142 und die zweite Feder 144 im Aufbau problemlos ineinandergreifen können. Eine Kraft kann gleichmäßig zwischen der ersten Feder 142 und der zweiten Feder 144 übertragen werden. Im Prinzip variiert der sich graduell verändernde Windungsaußendurchmesser vom ersten Windungsaußendurchmesser 142a bis zum zweiten Windungsaußendurchmesser 144a. Im Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsfeder 146 eine Schraubenfeder, jedoch nicht auf eine einzelne Feder beschränkt. Darüber hinaus kann die Verbindungsfeder 146 in der Praxis ein Verbindungselement, wie z. B. ein Abschnitt eines Metalldrahts, der zwei Enden der ersten Feder 142 und der zweiten Feder 144 auf einer Seite der Kombination von Federn verbindet, oder zwei Abschnitte eines Metalldrahts, die zwei Enden der ersten Feder 142 und der zweiten Feder 144 auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Kombination von Federn verbinden, oder ein Abschnitt eines Metalldrahts sein, der gleichzeitig eine Verbindung über die beiden Endwindungen der ersten Feder 142 und der zweiten Feder 144 herstellt. Darüber hinaus sind im Ausführungsbeispiel die erste Feder 142 und die zweite Feder 144 koaxial angeordnet; d.h., die Ausdehnungsachsen der beiden Federn 142 und 144 überlappen sich, jedoch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Wenn die erste Feder 142 und die zweite Feder 144 z. B. versetzt angeordnet sind, können die beiden gegenüberliegenden Enden der ersten Feder 142 und der zweiten Feder 144 ohne die Verbindungsfeder 146 direkt miteinander verbunden sein, sodass die Verbindungsfeder 146 entfallen kann.
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Bevor die Tastenkappe 12 die Übergangsposition erreicht, ist darüber hinaus der Elastizitätskoeffizient der gesamten Kombination von Federn der Kehrwert der reziproken Summe der ersten Federkonstante und der zweiten Federkonstante, sodass der momentane Elastizitätskoeffizient kleiner als die erste Federkonstante und die zweite Federkonstante ist. Wenn die Tastenkappe 12 gedrückt wird, spürt der Benutzer ein schwaches taktiles Gefühl (d.h. eine geringe Kraftrückmeldung) und kann die Tastenkappe 12 mühelos schnell nach unten drücken. Wenn sich die Tastenkappe 12 über die Übergangsposition hinaus bewegt, wurde die zweite Feder bis zum starren Zustand zusammengedrückt, sodass der gesamte Elastizitätskoeffizient gleichgroß wie die erste Federkonstante ist; mit anderen Worten erhöht sich der gesamte Elastizitätskoeffizient. Beim Drücken der Tastenkappe 12 spürt der Benutzer zu diesem Zeitpunkt ein starkes taktiles Gefühl (d. h. eine größere Kraftrückmeldung), was zu einer größeren Rückstellkraft führt. Daher kann der Benutzer ein zuerst schwaches und danach starkes taktiles Gefühl während einem Drücken auf die Tastenkappe 12 spüren. Im Ausführungsbeispiel ist darüber hinaus ein Außendurchmesser 108a des Zapfens 108 kleiner als ein Windungsinnendurchmesser 144b der zweiten Feder 144. Der Außendurchmesser 180a des Zapfens 108 ist größer als ein erster Windungsinnendurchmesser 142b der ersten Feder 142. Die Größe der Aufnahmeöffnung 1082 ist kleiner als der erste Windungsinnendurchmesser 142b der ersten Feder 142, sodass der Zapfen 108 effektiv verhindern kann, dass sich die erste Feder 142 nach unten bewegt; In einem weiteren Aspekt ist die Größe der Lichtquelle 16 kleiner als der erste Windungsinnendurchmesser 142b der ersten Feder 142. Wenn sich die Tastenkappe 12 von der Übergangsposition zur gedrückten Position (d. h. nach einer Bewegung über die Übergangsposition hinaus zur Basis hin) bewegt, obwohl zweite Feder 144 bis zu einem starren Zustand zusammengedrückt ist, und die Höhe geringfügig aus dem Zapfen 108 relativ zur Bodenplatte 102 (wie in 7 dargestellt) vorragt, liegt auch das Ende der ersten Feder 142, das mit der zweiten Feder 144 verbunden ist, ebenfalls am Zapfen 108 an, was die Stabilität der elastischen Verformung der ersten Feder 142 begünstigt. Die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Der Zapfen 108 kann beispielsweise so modifiziert sein, dass die Höhe des Zapfens 108 stark reduziert ist, oder die Höhe der zweiten Feder nach dem Zusammendrücken bis zum starren Zustand deutlich höher als der Zapfen 108 ist. In diesem Fall wird die erste Feder 142 prinzipiell nicht am Zapfen 108 anliegen, kann sich aber immer noch elastisch verformen, wenn sich die Tastenkappe 12 zur Bodenplatte 102 hin bewegt. Darüber hinaus kann der Zapfen 108 in der Praxis einen Freigaberaum darauf bilden, um die Verbindungsfeder 146 nicht störend zu beeinflussen, sodass die zweite Feder 144 nach dem Zusammendrücken bis zum starren Zustand niedriger als der Vorsprung 108 sein kann, wobei die erste Feder 142 immer noch stabil ohne Schrägstellung am Zapfen 108 anliegen kann.
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Basierend auf der vorausgegangenen Beschreibung kann die Kombination von Federn in der Praxis zudem so modifiziert sein, dass die erste Feder 142 beim Drücken auf die Tastenkappe zuerst bis zu einem starren Zustand zusammengedrückt wird, was ebenfalls ein zuerst leichtes und danach starkes Druckgefühl vermitteln kann. Durch eine auf den Kopf gestellte bzw. umgedrehte Anordnung der Kombination von Federn im obigen Ausführungsbeispiel ist z.B. die Federkonstante der oberen Feder (d.h. der zweiten Feder 144) der Kombination von Federn relativ klein und wird den starren Zustand zuerst erreichen. Alternativ ist es vorteilhaft, die obere Feder den starren Zustand durch Modifizieren der Federlänge, des Drahtdurchmessers, der Steigung usw. zuerst erreichen zu lassen; dieser Fall ist nicht darauf beschränkt, dass die Federkonstante der zusammengedrückten Feder, die den starren Zustand erreicht, relativ klein ist. Die obige Modifikationseinrichtung kann auch an der oben beschriebenen Kombination von Federn (d. h. dem Rückstellkraftmechanismus 14) angewendet werden, sodass die zweite Feder 144 den starren Zustand (d. h. die starre Höhe H1) zuerst erreichen kann.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Reihenschaltung der ersten Feder 142 und der zweiten Feder 144 ferner dadurch realisiert, dass die erste Feder 142 und die zweite Feder 144 der Reihe nach auf einer Linie angeordnet und verbunden sind, sodass, wenn sich die Tastenkappe 12 zur Basis 10 hin bewegt, die auf die Kombination von Federn durch die Tastenkappe 12 ausgeübte Kraft das Zusammendrücken sowohl der ersten Feder 142 als auch der zweiten Feder 144 bewirkt; die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Wie durch 9 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt, sind die erste Feder 142 und die zweite Feder 144 parallel, jedoch strukturell logisch in Reihe geschaltet angeordnet. Das heißt, dass die von der Tastenkappe 12 ausgeübte Kraft immer noch von der ersten Feder 142 auf die zweite Feder 144 übertragen und danach auf die Basis 10 übertragen wird. In der Praxis können die erste Feder 142 und die zweite Feder 144 in 9 durch Ineinanderschieben angeordnet werden; die erste Feder 142 kann sich z. B. aufgrund des kleineren Windungsaußendurchmessers in die zweite Feder 144 erstrecken und ist strukturell immer noch mit der zweiten Feder 144 in Reihe geschaltet. Wenn sich die Tastenkappe 12 in 9 von der Ausgangsposition zur Basis 10 hin bewegt, wird die erste Feder 142 so verformt, sodass diese sich ausdehnt, während die zweite Feder 144 so verformt wird, dass diese sich zusammenzieht und auf die entsprechende starre Höhe zusammendrückbar ist. Die vorstehende Beschreibung über die umgedrehte Anordnung der Kombination von Federn ist hierbei ebenfalls gleichermaßen anwendbar und wird nicht zusätzlich beschrieben.
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Im Tastschalter 1 wird die Kombination von Federn durch zwei in Reihe geschaltete Federn (d. h. die erste Feder 142 und die zweite Feder 144) realisiert, die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. In der Praxis kann die Kombination von Federn mehrere Federn umfassen, sodass der gesamte Elastizitätskoeffizient der Kombination von Federn durch eine Vielzahl von Abschnitten variiert. Der Elastizitätskoeffizient jedes Abschnitts ist eine Konstante. Der gesamte Elastizitätskoeffizient der Kombination von Federn nimmt zu, wenn sich die Anzahl der Federn erhöht, die zusammengedrückt werden, bis diese starr sind. Darüber hinaus ist jede aus der Reihe der Federn nicht auf eine einzelne Struktur beschränkt; zum Beispiel können auch zwei parallel geschaltete Federn als eine der Reihen der Federn behandelt werden. Im Tastschalter 1 ist die Federkonstante der zweiten Feder 144 darüber hinaus kleiner als die Federkonstante der ersten Feder 142, sodass der Elastizitätskoeffizient der gesamten Kombination von Federn kleiner als die Federkonstante der zweiten Feder ist, bevor die zweite Feder 144 bis zum starren Zustand zusammengedrückt wird. Nachdem die zweite Feder 144 bis zum starren Zustand zusammengedrückt ist, ist der Elastizitätskoeffizient der gesamten Kombination von Federn gleichgroß wie die Federkonstante der ersten Feder 142 (größer als die Federkonstante der zweiten Feder 144), sodass der Benutzer einen deutlichen Unterschied im taktilen Gefühl (d.h. nachdem und bevor die Tastenkappe 12 die Übergangsposition erreicht) spüren kann. Der Gefühlsunterschied kann beim Tastschalter 1 dazu beitragen, dem Benutzer Informationen über die Position der Tastenkappe 12 durch die Kraftrückmeldung bereitzustellen. Dadurch kann der Benutzer z. B. in etwa erkennen, ob die Tastenkappe 12 effektiv gedrückt ist (d.h., ob der Schalter 18 ausgelöst ist).
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Es wird auf 2, 4, 7 und 8 Bezug genommen. Im Ausführungsbeispiel weist das bewegliche Kontaktelement 184 ein festes Ende 1842, ein freies Ende 1844 und einen Kontaktbereich 1846 auf. Das bewegliche Kontaktelement 184 ist auf der Bodenplatte 102 durch das feste Ende 1842 befestigt. Der Kontaktbereich 1846 ist zwischen dem festen Ende 1842 und dem freien Ende 1844 angeordnet und wird zum elektrischen Kontaktieren des feststehenden Kontaktelements 182 verwendet. Der Auslösebereich 1248 drückt das bewegliche Kontaktelement 184 durch das freie Ende 1844.
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Wenn die Tastenkappe 12, wie durch 4 dargestellt, noch nicht gedrückt ist und an der Ausgangsposition angeordnet ist, wird das bewegliche Kontaktelement 184 durch den Auslösebereich 1248 gedrückt und elastisch verformt. Dabei drückt der Auslösebereich 1248 gegen das freie Ende 1844 des beweglichen Kontaktelements 184, sodass der Kontaktbereich 1846 des beweglichen Kontaktelements 184 und das feststehende Kontaktelement 182 getrennt sind; dadurch bleibt der Schalter 18 geöffnet.
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Wenn die Tastenkappe 12, wie durch 6 dargestellt, zum Bewegen über eine Auslöseposition hinaus zur Basis 10 hin gedrückt wird, sind der Auslösebereich 1248 und das freie Ende 1844 des beweglichen Kontaktelements 184 getrennt, sodass sich das bewegliche Kontaktelement 184 aufgrund einer elastischen Kraft zum Berühren des feststehenden Kontaktelements 182 durch den Kontaktbereich 1846 bewegt; dadurch wird der Schalter 18 durchgeleitet. Im Ausführungsbeispiel ist der Auslösebereich zwischen der Ausgangsposition (wie durch 4 dargestellt) und der Übergangsposition (wie durch 7 dargestellt) angeordnet, sodass, wenn der Schalter 18 durchgeleitet ist (d. h., wenn die Tastenkappe 12 die Auslöseposition erreicht, berührt der Kontaktbereich 1846 des beweglichen Kontaktelements 184 das feststehende Kontaktelement 182), kann sich die Tastenkappe 12 immer noch nach unten zur Übergangsposition (wie durch 7 dargestellt) unter einer Bedingung weiterbewegen, dass die zweite Feder 144 nicht bis zum starren Zustand zusammengedrückt ist. Es ist zum Beispiel vorteilhaft, die Auslöseposition zum Durchschalten des Schalters 18 auf einer Position 1,8 bis 2,0 mm unterhalb der Ausgangsposition vorzusehen, und die Übergangsposition, an der die zweite Feder 144 bis zum starren Zustand zusammengedrückt ist, auf einer Position 3,0 bis 3,5 mm unterhalb der Ausgangsposition vorzusehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist, nachdem der Schalter 18 durchgeschaltet ist, die zweite Feder 144 nicht zusammengedrückt, bis sich die Tastenkappe 12 um zumindest 1 mm weiter nach unten bewegt.
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Dadurch stellt die Kombination von Federn bei der Bewegung der Tastenkappe 12, die sich von der Ausgangsposition zur Übergangsposition bewegt, einen kleineren Elastizitätskoeffizienten bereit, sodass der Benutzer ein schwaches taktiles Gefühl spüren kann und die Tastenkappe 12 mühelos schnell nach unten drücken kann, um den Schalter 18 auszulösen. Wenn sich die Tastenkappe 12 nach unten zur gedrückten Position weiterbewegt, stellt die Kombination von Federn ferner einen größeren Elastizitätskoeffizienten bereit, sodass der Rückstellkraftmechanismus 14 (d. h. die Kombination von Federn) eine größere Rückstellkraft bereitstellt. Zu diesem Zeitpunkt kann der Benutzer eine Veränderung des taktilen Gefühls durch das Druckgefühl am Schalter 18 spüren, sodass der Benutzer weiß, dass der Schalter 18 durchgeschaltet ist, und bewegt anschließend seinen Finger von der Tastenkappe 12 weg, um das Ausüben der Druckkraft zu stoppen. Folglich kann die Tastenkappe 12 rasch auf ihre ursprüngliche Position (d.h. die Ausgangsposition) zurückgeführt werden. Ein solcher Tastschaltervorgang ist speziell: (1) bevor der Schalter eingeschaltet bzw. durchgeleitet ist, ist der Elastizitätskoeffizient der Kombination von Federn relativ klein, sodass der Benutzer durch seinen Finger einen schwachen Widerstand spüren kann und den Schalter mühelos schnell einschalten bzw. durchleitend machen kann; (2) nachdem der Schalter durchgeleitet ist (genauer gesagt, wenn sich die Tastenkappe 12 über die Ausgangsposition hinaus bewegt), erhöht sich der Elastizitätskoeffizient der Kombination von Federn, sodass die Tastenkappe 12 schnell auf die Ausgangsposition zurückkehren kann, nachdem der Benutzer das Drücken der Tastenkappe 12 gestoppt hat. Dadurch kann der Benutzer die Tastenkappe 12 mühelos mit einer höheren Druckfrequenz, z. B. in einem elektronischen Sport-Computerspiel bzw. E-Sport-Computerspiel, drücken; darüber hinaus kann eine Ermüdung aufgrund einer übermäßigen Ausübung, die für längere Zeit zu einer Unfähigkeit des Spielens des Computerspiels führt, vermieden werden.
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Im Ausführungsbeispiel ist das bewegliche Kontaktelement 184 zudem in einer U-förmigen Struktur mit einer Öffnung nach oben vorgesehen, sodass sich die Auslegerstruktur im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der Tastenkappe 12 erstreckt und das bewegliche Kontaktelement 184 einen längeren Ausleger aufweist. Mit anderen Worten kann das bewegliche Kontaktelement 184 durch eine geringe Auslösekraft ausgelöst werden. Darüber hinaus ist die Position (die einem Abstand L1 entspricht), bei welcher der Auslösebereich 1248 das freie Ende 1844 berührt, relativ zum Auslenkungsschwenkpunkt des beweglichen Kontaktelements 184 weiter entfernt als die Position (die einem Abstand L2 entspricht), an der das feststehende Kontaktelement 182 den Kontaktbereich 1846 berührt (d. h. der Abstand L1 ist länger als der Abstand L2), sodass die Tastenkappe 12 den Auslösebereich 1248 aufgrund des Hebelgesetzes durch eine geringere Auslösekraft auslösen kann, um den kurzgeschalteten Schalter 18 zu trennen. Selbst wenn die Kontaktposition, an der der Auslösebereich 1248 das bewegliche Kontaktelement 184 bewegt, geringfügig variieren kann (z. B. weil sich der Kolben 124 relativ zur Richtung D1 geringfügig schräg nach oben und unten bewegt), wird der Einfluss aufgrund der Positionsänderung an der Kontaktposition, an der das bewegliche Kontaktelement 184 das feststehende Kontaktelement 182 berührt, reduziert werden, sodass das feststehende Kontaktelement 182 den Kontaktbereich 1846 des beweglichen Kontaktelements 184 immer noch effektiv elektrisch kontaktieren kann. Mit anderen Worten ist im Ausführungsbeispiel die Anordnung des Schalters 18 und des Auslösebereich 1248 zur Verbesserung der Toleranz an der Anordnung und der Wirkung des Tastschalters 1 geeignet. Darüber hinaus biegt sich im Ausführungsbeispiel das bewegliche Kontaktelement 184 beim Betrieb horizontal durch. Die Auslösekraft ist prinzipiell eine horizontale Seitenkraft, die zur Reduzierung des Einflusses auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Tastenkappe 12 relativ zur Basis 10 förderlich ist.
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Es wird auf 1, 2, 5, 7 (oder 8), 10 und 11 Bezug genommen. In 11 sind die Verschiebeeingriffsstrukturen 106 und 1246, der Auslösebereich 1248 und der Schalter 18 durch deren Umrisse in gestrichelten Linien dargestellt. Im Ausführungsbeispiel weist die Basis 10 eine rechteckige Projektionskontur auf. Die Basis 10 weist eine nacheinander positionierte erste Ecke 10a, zweite Ecke 10b, dritte Ecke 10c und eine vierte Ecke 10d auf. Die Verschiebeeingriffsstruktur 106 der Basis 10 umfasst zwei erste Verschiebeelemente 1062, die durch Verschiebeschlitze realisiert sind und in die obere Abdeckung 104 strukturell integriert sind. Die beiden ersten Verschiebeelemente 1062 sind jeweils an der ersten Ecke 10a und der dritten Ecke 10c angeordnet. Die Verschiebeeingriffsstruktur 1246 der Tastenkappe 12 umfasst zwei zweite Verschiebeelemente 12462, die durch Verschiebeblöcke realisiert sind, die jeweils der ersten Ecke 10a und der dritten Ecke 10c entsprechen. Die beiden ersten Verschiebeelemente 1062 und die beiden zweiten Verschiebeelemente 12462 stehen miteinander im Eingriff, sodass eine Bewegung der Tastenkappe 12 zwischen der Ausgangsposition und der gedrückten Position eine lineare Bewegung (oder eine eindimensionale Bewegung) ist. Der Schalter 18 ist an der zweiten Ecke 10b angeordnet. Der Auslösebereich 1248 entspricht der zweiten Ecke 10b. Folglich sind die Verschiebeeingriffsstrukturen 106 und 1246, der Auslösebereich 1248 und der Schalter 18 entsprechend den Ecken 10a–c der Basis 10 angeordnet, sodass im Vergleich mit anderen Bereichen der Basis 10, wie zum Beispiel einem Seitenbereich der Basis 10 zwischen den Ecken 10a und 10b, die Ecken 10a–c größere Räume zum Anordnen der Strukturen bereitstellen können und die Zuverlässigkeit und Stabilität der Wirkung dieser Strukturen verbessern. Darüber hinaus sind im Ausführungsbeispiel die ersten Verschiebeelemente 1062 durch Verschiebeschlitze realisiert; die zweiten Verschiebeelemente 12462 sind durch Verschiebeblöcke realisiert. In der Praxis können diese jedoch ausgetauscht werden. Das heißt, die ersten Verschiebeelemente 1062 sind durch Verschiebeblöcke realisiert; die zweiten Verschiebeelemente 12462 sind durch Verschiebeschlitze realisiert, die ebenfalls den Effekt eines verschiebbaren Eingriffs miteinander und des Führens der Tastenkappe 12 zum Aufwärts- und Abwärtsbewegen relativ zur Basis 10 ausführen können.
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Wie zuvor beschrieben, verwendet im Tastschalter 1 während der elastischen Verformung der Kombination von Federn (d. h. des Rückstellkraftmechanismus 14) die Kombination von Federn eine der Federn (d. h. die zweite Feder 144), die starr zusammengedrückt wird, sodass sich der gesamte Elastizitätskoeffizient der Kombination von Federn verändert; die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt.
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Es wird auf 12 bis 14 Bezug genommen, die Schnittansichten eines Tastschalters 3 eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zum Veranschaulichen einer kontinuierlichen Druckwirkung des Tastschalters 3 zeigen. Der Tastschalter 3 weist im Wesentlichen die gleiche Struktur wie der Tastschalter 1 auf, sodass der Tastschalter 3 weiterhin die Bezugszeichen verwendet, die beim Tastschalter 1 verwendet wurden. Die Komponenten in den Tastschaltern 1 und 3 mit den gleichen Bezugszeichen führen die gleichen Funktionen aus. Zusätzlich zu den nachfolgenden Beschreibungen wird für weitere Beschreibungen des Tastschalters 3 auf die entsprechenden Beschreibungen des Tastschalters 1 Bezug genommen, die nicht zusätzlich beschrieben werden. Ein Unterschied zwischen dem Tastschalter 3 und dem Tastschalter 1 besteht darin, dass, wenn sich die Tastenkappe 12 von einer Ausgangsposition zur Basis 10 hin zu einer Übergangsposition (wie durch den Tastschalter 3 vom in 12 dargestellten Zustand zu dem in 13 dargestellten Zustand) bewegt, verwendet der Tastschalter 3 ein Stoppelement 109 zum Eingreifen in die Kombination von Federn (d. h. den Rückstellkraftmechanismus 14), sodass eine weitere elastische Verformung der zweiten Feder 144 verhindert wird, anstatt die zweite Feder 144 bis zum starren Zustand zusammenzudrücken, sodass eine weitere elastische Verformung der zweiten Feder 144 verhindert wird. Wenn sich die Tastenkappe 12 von der Ausgangsposition zur Basis 10 hin über die Übergangsposition hinaus bewegt, erzeugen das Stoppelement 109 und die Kombination von Federn daher eine strukturelle Beeinträchtigung bzw. Interferenz zwischen diesen, sodass sich entweder die erste Feder 142 oder die zweite Feder 144 weiter verformen kann, und die jeweils andere der ersten Feder 142 oder der zweiten Feder 144 sich noch elastisch verformen kann, wenn sich die Tastenkappe 12 zur Basis 10 hin weiterbewegt. Dadurch kann die Kombination von Federn des Tastschalters 3 dem Benutzer ebenfalls ein schwaches taktiles Gefühl (d.h. eine geringe Kraftrückmeldung) bereitstellen, bevor die Tastenkappe 12 die Übergangsposition erreicht, und kann dem Benutzer zudem ein starkes taktiles Gefühl (d.h. eine größere Kraftrückmeldung) bereitstellen, nachdem sich die Tastenkappe 12 über die Übergangsposition hinausbewegt hat. Im Tastschalter 3 ist das Stoppelement 109 an der Bodenplatte 102 der Basis 10 angeordnet und entspricht dem Zapfen 108 des Tastschalters 1. Das Stoppelement 109 weist ferner die gleiche Funktion für die Kombination von Federn wie der Zapfen 108 im Tastschalter 1 auf. Genauer gesagt, wenn sich die Tastenkappe 12 im Tastschalter 3 von der Ausgangsposition zur Basis 10 hin über die Übergangsposition hinaus (wie durch den Tastschalter 3 aus dem durch 13 dargestellten Zustand auf den durch 14 dargestellten Zustand veranschaulicht) bewegt, liegt die erste Feder 142 am Stoppelement 109 an, was dazu führt, dass das Stoppelement 109 die Kombination von Federn strukturell behindert, sodass sich zweite Feder 144 nicht mehr weiter elastisch verformen kann, wenn sich die Tastenkappe 12 nach unten weiterbewegt, jedoch sich die erste Feder 142 noch elastisch verformen kann, wenn sich die Tastenkappe nach unten weiterbewegt. In der Praxis kann das Stoppelement 109 zudem einen Freigaberaum darauf zum Unterbringen der Verbindungsfeder 146 bilden, sodass die erste Feder 142 am Stoppelement 109 stabiler anliegen kann. Außerdem kann das Stoppelement 109 in der Praxis auch das weitere elastische Verformen der zweiten Feder 144 durch das Anliegen an der Verbindungsfeder 146 verhindern. Wie in 15 dargestellt, liegt die Verbindungsfeder 126 am Stoppelement 109 an, sodass sich die zweite Feder 144 nicht weiter elastisch verformt, sich jedoch die erste Feder 142 noch elastisch weiter verformen kann. Darüber hinaus kann in 15 die Verbindungsfeder 146 durch einen Abschnitt eines Metalldrahts, der zwei Enden der ersten Feder 142 und der zweiten Feder 144 auf einer Seite der Kombination von Federn verbindet, oder durch zwei Abschnitte eines Metalldrahts, der zwei Enden der ersten Feder 142 und der zweiten Feder 144 auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Kombination von Federn verbindet, oder einen Abschnitt eines Metalldrahts ersetzt werden, der gleichzeitig eine Verbindung über die beiden Endwindungen der ersten Feder 142 und der zweiten Feder 144 herstellt.
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Im Ausführungsbeispiel ist das Stoppelement 109 an der Basis 10 zum Stoppen der zweiten Feder 144 angeordnet; jedoch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Das Stoppelement 109 kann z. B. zum Stoppen der oberen Feder (d. h. der zweiten Feder 144 in der umgedrehten Anordnung der Kombination von Federn) durch eine auf dem Kopf stehende Anordnung der Kombination von Federn des Tastschalters 3 und durch Anordnen des Stoppelements 109 auf dem Kolben 124 verwendet werden. Bei einem weiteren Beispiel ist, wie durch 16 dargestellt, ein Stoppelement 109´ an der Tastenkappe 12 angeordnet. Ein Gegendruckelement 143 ist zwischen der ersten Feder 142 und der zweiten Feder 144 zum Zusammenwirken mit dem Stoppelement 109´ angeordnet. Wenn sich die Tastenkappe 12 zur Übergangsposition nach unten bewegt, stößt das Stoppelement 109´ am Gegendruckelement 143 an, sodass sich die erste Feder 142 nicht mehr elastisch verformen kann, wenn sich die Tastenkappe 12 nach unten weiterbewegt, sich jedoch die zweite Feder 144 noch elastisch verformen kann, wenn sich die Tastenkappe 12 nach unten weiterbewegt. In der Praxis kann das Stoppelement 109´ so modifiziert sein, dass es an der Basis 10 (wie durch gestrichelte Linien in 16 dargestellt) anliegt. Wenn sich die Tastenkappe 12 zur Übergangsposition nach unten bewegt, stößt in diesem Fall das Stoppelement 109´ am Gegendruckelement 143 an, sodass sich die zweite Feder 144 nicht mehr elastisch verformen kann, wenn sich die Tastenkappe 12 nach unten weiterbewegt, sich jedoch die erste Feder 142 noch elastisch verformen kann, wenn sich die Tastenkappe 12 nach unten weiterbewegt. Bei einem weiteren Beispiel ist, wie durch 17 dargestellt, ein Stoppelement 109´´ an der Tastenkappe 12 angeordnet. Wenn sich die Tastenkappe 12 von der Ausgangsposition nach unten weiterbewegt, wird die erste Feder 142 zum Ausdehnen verformt, während die zweite Feder 144 zum Zusammenziehen verformt wird. Wenn sich die Tastenkappe 12 zur Übergangsposition nach unten bewegt, stößt das Stoppelement 109´´ an der Kombination von Federn (oder der Position, an der die erste Feder 142 und die zweite Feder 144 verbunden sind) an, sodass sich die erste Feder 142 nicht mehr elastisch verformen kann, wenn sich die Tastenkappe 12 nach unten weiterbewegt, sich jedoch die zweite Feder 144 noch elastisch verformen kann, wenn sich die Tastenkappe 12 nach unten weiterbewegt. In der Praxis kann das Stoppelement 109´´ so modifiziert sein, dass dieses an der Basis 10 (wie durch gestrichelte Linien in 17 dargestellt) anliegt. Wenn sich die Tastenkappe 12 zur Übergangsposition nach unten bewegt, stößt das Stoppelement 109´´ in diesem Fall an der Kombination von Federn (oder der Position, an der die erste Feder 142 und die zweite Feder 144 verbunden sind) an, sodass sich die zweite Feder 144 nicht mehr elastisch verformen kann, wenn sich die Tastenkappe 12 nach unten weiterbewegt, sich jedoch die erste Feder 142 noch elastisch verformen kann, wenn sich die Tastenkappe 12 nach unten weiterbewegt.
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Gemäß den Beschreibungen der Tastschalter 1 und 3 wird, unabhängig davon, ob durch Zusammendrücken einer Feder bis zum starren Zustand, oder durch Verwenden des Stoppelement zum Stoppen einer weiteren Verformung der einen Feder in der Logik jeweils bewirkt, dass sich eine Feder aus der Kombination von Federn nicht mehr elastisch verformt, wenn sich die Tastenkappe zur Basis hin bewegt, sobald die Tastenkappe eine bestimmte Position (z. B. die Übergangsposition) erreicht, sodass der gesamte Elastizitätskoeffizient der Kombination von Federn (von klein zu groß) variiert und der Nutzer zuerst ein schwaches und danach starkes taktiles Gefühl beim Drücken auf die Tastenkappe spürt. Wenn sich die Tastenkappe von der Ausgangsposition zur Übergangsposition bewegt, kann der Benutzer ein schwaches taktiles Gefühl spüren, sodass der Nutzer den Tastschalter schnell drücken kann. In der Praxis kann der Schalter des Tastschalters zum Auslösen während der Bewegung der Tastenkappe von der Ausgangsposition zur Übergangsposition ausgelegt sein, sodass der Schalter ebenfalls rasch ausgelöst wird. Wenn sich die Tastenkappe über die Übergangsposition hinaus bewegt, kann der Benutzer ein starkes taktiles Gefühl spüren; d. h. die Tastenkappe erhält eine größere Rückstellkraft. Wenn der Benutzer das Drücken der Tastenkappe stoppt, kann die Tastenkappe schnell zurückgeführt werden, was für ein darauffolgendes Drücken der Tastenkappe förderlich ist. Darüber hinaus kann der Benutzer basierend auf der obigen Auslegung des Schalters beim Spüren des starken taktilen Gefühls in der Praxis erkennen, dass der Schalter ausgelöst ist und die Tastenkappe nicht übermäßig gedrückt werden muss.
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Es wird auf 18 bis 25 Bezug genommen. Ein Tastschalter 5 eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Basis 50, eine Tastenkappe 52, einen Rückstellkraftmechanismus 54, eine Lichtquelle 56, einen Schalter 58 und ein elastisches Element 60. Die Tastenkappe 52 ist oberhalb der Basis angeordnet. Der Rückstellkraftmechanismus 54 ist zwischen der Basis 50 und der Tastenkappe 52 angeordnet. Durch einen verschiebbaren Eingriff der Basis 50 mit der Tastenkappe 52, kann sich die Tastenkappe 52 parallel zur vertikalen Richtung selektiv zur Basis 10 hin- oder davon wegbewegen. Im Ausführungsbeispiel ist der Rückstellkraftmechanismus 54 eine Kombination von Federn. Wenn sich die Tastenkappe 52 zur Basis 50 hin bewegt, verformt die Tastenkappe 52 die Kombination von Federn zum Erzeugen einer Rückstellkraft, die zum Antreiben der Tastenkappe 52 zum Bewegen nach oben auf deren Ausgangsposition herangezogen wird. Die Lichtquelle 56 ist an der Basis 50 angeordnet und kann Licht zur Tastenkappe 52 hin emittieren, um einen visuellen Effekt zu erzeugen. Der Schalter 58 ist an der Basis 50 angeordnet und wird durch die Tastenkappe 52 selektiv ausgelöst. Das elastische Element 60 ist an der Basis 50 angeordnet. Die Tastenkappe 52 berührt das elastische Element 60 selektiv. Insgesamt weist der Tastschalter 5 im Wesentlichen die gleiche Struktur wie der Tastschalter 1 auf. Für weitere Beschreibung der Komponenten des Tastschalters 5 wird auf die entsprechenden Beschreibungen der gleichnamigen Komponenten im Tastschalter 1 und deren Variationen verwiesen, die nicht zusätzlich beschrieben werden. Darüber hinaus ist das Aussehen des Tastschalters 5 im Wesentlichen ähnlich dem in 1.
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Im Ausführungsbeispiel umfasst die Basis 50 eine Bodenplatte 502, eine obere Abdeckung 504, eine Verschiebeeingriffsstruktur 506 und einen Zapfen 508. Die obere Abdeckung 504 und die Bodenplatte 502 sind durch Eingriffshaken 5022 mit Öffnungen 5042 verbunden und bilden einen Aufnahmeraum 510. Die Verschiebeeingriffsstruktur 506 ist im Aufnahmeraum 510 angeordnet und ist in der oberen Abdeckung 504 strukturell so integriert, dass diese einstückig ausgebildet ist. Der Zapfen 508 und die Bodenplatte 502 sind einstückig vorgesehen. Der Zapfen 508 erstreckt sich zur Tastenkappe 52 hin in den Aufnahmeraum 510. Die obere Abdeckung 504 weist eine Kolbenhülse 5044 auf. Die Kolbenhülse 5044 bildet eine Kolbenöffnung am Mittelbereich. Die Kolbenöffnung verbindet den Aufnahmeraum 510. Der Rückstellkraftmechanismus 54 umfasst eine erste Feder 542, eine zweite Feder 544 und eine Verbindungsfeder 546, welche die erste Feder 542 und die zweite Feder 544 verbindet. Die Tastenkappe 52 umfasst einen Kappenkörper 522 und einen Kolben 524. Der Kolben 524 umfasst eine Verschiebeeingriffsstruktur 5242. Der Kolben 524 ist zwischen der Bodenplatte 502 und der oberen Abdeckung 504 angeordnet und geht durch die Kolbenhülse 5044 zum Verbinden mit dem Kappenkörper 522 hindurch. Die Verschiebeeingriffsstruktur 5242 des Kolbens 524 und die Verschiebeeingriffsstruktur 506 der Basis 50 stehen verschiebbar im Eingriff. Der Rückstellkraftmechanismus 54 berührt den Kolben 524 und die Basisplatte 502. Der Schalter 58 ist an der Bodenplatte 502 befestigt und umfasst ein feststehendes Kontaktelement 582 und ein bewegliches Kontaktelement 584, das benachbart zum feststehenden Kontaktelement 582 angeordnet ist. Der Kolben 524 umfasst einen Auslösebereich 5244 zum selektiven Drücken gegen das bewegliche Kontaktelement 584, sodass das bewegliche Kontaktelement 584 und das feststehende Kontaktelement 582 einander berühren oder getrennt sind, was zum Durchleiten oder Trennen des Schalters 58 führt. Das bewegliche Kontaktelement 584 weist darin ein festes Ende 5842, ein freies Ende 5844 und einen Kontaktbereich 5846 auf. Das bewegliche Kontaktelement 584 ist an der Bodenplatte 502 durch das feste Ende 5842 gegenüber dem feststehenden Kontaktelement 582 befestigt. Der Kontaktbereich 5846 ist zwischen dem festen Ende 5842 und dem freien Ende 5844 angeordnet und wird zum elektrischen Kontaktieren des feststehenden Kontaktelements 582 verwendet. Der Auslösebereich 5244 drückt das bewegliche Kontaktelement 584 durch das freie Ende 5844.
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Das elastische Element 60 ist darüber hinaus verschiebbar in einem Sockel 524 für das elastische Element angeordnet, der auf der Bodenplatte 502 angeordnet ist. Der Sockel 5024 für das elastische Element ist im Aufnahmeraum 510 angeordnet. Das elastische Element 60 umfasst darin einen Verschiebebereich 602, einen elastischen Bereich 604, der mit dem Verschiebebereich 602 verbunden ist, und einen Vorsprungbereich 604a, der am elastischen Bereich 604 angeordnet ist. Der Sockel 5024 für das elastische Teil weist einen Verschiebeschlitz 5042a und eine Oberseite 5024b auf. Die Oberseite 5024b ist an einem Ende des Verschiebeschlitzes 5024a angeordnet. Das elastische Element 60 ist im Sockel 5024 für das elastische Element durch den Verschiebebereich 602 verschiebbar angeordnet, der sich im Verschiebeschlitz 5024a (wie durch 19 dargestellt) verschiebt. Der Verschiebebereich 602 weist einen oberen Rand 602a und einen Anschlagbereich 602b auf. Der obere Rand 602a befindet sich direkt gegenüber einer Unterseite 5046 der oberen Abdeckung 504. Die Unterseite 5046 kann den oberen Rand 602a stoppen, um ein weiteres Aufwärtsverschieben des Verschiebebereichs 602 zu verhindern. Der Anschlagbereich 602b ist direkt gegenüber der Oberseite 5024b angeordnet. Die Oberseite 5024b kann den Anschlagbereich 602b stoppen, um ein weiteres Abwärtsverschieben des Verschiebebereich 602 zu verhindern. Der Kolben 524 umfasst ein Eingriffselement 5246 zum selektiven Andrücken oder Anschlagen des Vorsprungbereichs 604a des elastischen Elements 60. Wenn sich die Tastenkappe 52 relativ zur Basis 50 aufwärts und abwärts bewegt, drückt das Eingriffselement 5246 gegen den Vorsprungbereich 604a, sodass sich der elastische Bereich 604 elastisch verformt. Im Ausführungsbeispiel weist die Basis 50 einen rechteckigen Projektionsumriss (wie durch 20 dargestellt) auf. Die Basis weist eine nacheinander angeordnete erste Ecke 50a, zweite Ecke 50b, dritte Ecke 50c und eine vierte Ecke 50d auf. Die Verschiebeeingriffsstruktur 506 der Basis 50 ist an der ersten Ecke 50a und der dritten Ecke 50c angeordnet. Der Schalter 58 ist an der zweiten Ecke 50b angeordnet. Das elastische Element 60 ist an der vierten Ecke 50d angeordnet. Die Verschiebeeingriffsstruktur 5242 des Kolbens 524 entspricht der ersten Ecke 50a und der dritten Ecke 50c. Der Auslösebereich 5244 entspricht der zweiten Ecke 50b. Das Eingriffselement 5246 entspricht der vierten Ecke 50d. Im Ausführungsbeispiel sind das elastische Element 60 und das bewegliche Kontaktelement 584 des Schalters 58 einander gegenüberliegend angeordnet und werden jeweils durch zwei Auslegerstrukturen bereitgestellt, was für das Gleichgewicht der auf den Kolben 524 ausgeübten Kräfte förderlich ist.
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Genauer gesagt, ist die Tastenkappe 52, wie durch 21 dargestellt, noch nicht gedrückt und befindet sich an einer Ausgangsposition. Zu diesem Zeitpunkt drückt der Auslösebereich 5244 gegen das bewegliche Kontaktelement 584 durch das freie Ende 5844, sodass der Kontaktbereich 5846 des beweglichen Kontaktelements 584 und der feststehende Kontaktbereich 582 getrennt sind. Das Eingriffselement 5246 berührt den Vorsprungbereich 604a des elastischen Elements 60 nicht.
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Wenn die Tastenkappe 52, wie durch 22 dargestellt, zum Bewegen nach unten zu einer Kontaktposition gedrückt wird, berührt das Eingriffselement 5246 die Oberseite des Vorsprungbereichs 604a des elastischen Elements 60 durch eine untere Rampenoberfläche 5246b des Eingriffselements 5246. Zu diesem Zeitpunkt drückt der Auslösebereich 5244 immer noch gegen das bewegliche Kontaktelement 584 durch das freie Ende 5844, sodass der Kontaktbereich 5846 des beweglichen Kontaktelements 584 und das feststehende Kontaktelement 582 getrennt bleiben. Wenn die Tastenkappe 52 zum Weiterbewegen nach unten gedrückt wird, übt das Eingriffselement 5246 eine Kraft (d.h. eine schräg nach unten gerichtete Kraft) auf den Vorsprungbereich 604a des elastischen Elements 60 durch die untere Rampenoberfläche 5246b aus; mit anderen Worten drückt das Eingriffselement 5246 schräg nach unten gegen den Vorsprungbereich 604a. Da der Anschlagbereich 602b des Verschiebebereichs 602 des elastischen Elements 60 an der Oberseite 5024b des Sockels 5024 für das elastische Element angelegt, treibt die vertikale und nach unten gerichtete Komponente der ausgeübten Kraft den Verschiebebereich 602 nicht an, sich relativ zum Sockel 5024 für das elastische Element nach unten zu bewegen. Die ausgeübte Kraft bewirkt jedoch, dass sich der elastische Bereich 604 des elastischen Elements 60 verformt, da der Vorsprungbereich 604a durch das Eingriffselement 5246 gedrückt wird.
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Wenn die Tastenkappe 52, wie in 23 dargestellt, zum Weiterbewegen nach unten gedrückt wird, beginnt der Kontaktbereich 5846, das feststehende Kontaktelement 582 zu berühren; d.h., die Tastenkappe 52 löst den Schalter 58 durch den Auslösebereich 5244 aus. Zu diesem Zeitpunkt verformt sich der elastische Bereich 604 des elastischen Elements 60 aufgrund des Eingriffselements 5246 elastisch, das den Vorsprungbereich 604a des elastischen Elements 60 durch das Eingriffselement 5246 drückt, sodass die Spitze des Eingriffselements 5246 nur gegen die Spitze des Vorsprungbereichs 604a drückt. Mit anderen Worten, (1) bevor die Tastenkappe 52 zum Erreichen der Auslöseposition nach unten gedrückt wird, berührt und drückt das elastische Element 60 gegen die untere Rampenoberfläche 5246b des Eingriffselements 5246, sodass das elastische Element 60 bis zu einem gewissen Grad elastisch verformt wird und eine Kraft (d.h. eine schräg nach oben gerichtete Kraft) durch die untere Rampenoberfläche 5246b auf das Eingriffselement 5246 ausübt. Die vertikale und nach oben gerichtete Komponente der ausgeübten Kraft wird prinzipiell durch den Kolben 524 auf die Tastenkappe 52 übertragen, um der Abwärtsbewegung der Tastenkappe entgegenzuwirken, sodass der Benutzer einen größeren Druckwiderstand (als den, bevor das Eingriffselement 5246 den Vorsprungbereich 604a berührt) durch seinen Finger spüren kann. (2) Wenn die Tastenkappe 52 zum Weiterbewegen unter die Auslöseposition gedrückt wird, drückt das Eingriffselement 5246 gegen die Unterseite des Vorsprungbereich 604a des elastischen Elements 60 durch die obere Rampenoberfläche 5246a. Zu diesem Zeitpunkt ist der elastische Bereich 604 des elastischen Elements 60 graduell wiederhergestellt, jedoch verbleibt noch eine gewisse elastische Verformung. Daher übt das elastische Element 60 eine Kraft (das heißt eine schräg nach unten gerichtete Kraft) auf das Eingriffselement 5246 durch die obere Rampenoberfläche 5246a aus. Die vertikale und nach unten gerichtete Komponente der ausgeübten Kraft wird prinzipiell durch den Kolben 524 auf die Tastenkappe 52 zur Erleichterung der Abwärtsbewegung der Tastenkappe 52 übertragen, sodass der Benutzer einen geringen Druckwiderstand durch seinen Finger spüren kann. Daher kann der Benutzer beim nach unten Drücken der Tastenkappe 52 eine deutliche Änderung des Druckwiderstands durch seinen Finger spüren, bevor und nachdem die Tastenkappe 52 die Auslöseposition erreicht, was dem Benutzer eine taktile Rückmeldung zur Bestätigung liefert, dass der Schalter 58 zum Durchleiten ausgelöst worden ist.
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Wenn das Eingriffselement 5246 den Vorsprungbereich 604a des elastischen Elements 60 durch die obere Rampenoberfläche 5246a berührt, übt das Eingriffselement 5246 darüber hinaus auch eine Kraft (d.h. eine schräg nach oben gerichtete Kraft) auf das elastische Element 60 durch die obere Rampenoberfläche 5246a aus. Die vertikale und nach oben gerichtete Komponente der ausgeübten Kraft treibt den Verschiebebereich 602 des elastischen Elements 60 zum Aufwärtsverschieben relativ zum Sockel 5024 für das elastische Element an. Im Ausführungsbeispiel liegt der obere Rand 602a des Verschiebebereichs 602, wie durch 24 dargestellt, an der Unterseite 5046 der oberen Abdeckung 504 an. Obwohl das Eingriffselement 5246 weiterhin die Kraft auf das elastische Element 60 durch die obere Rampenoberfläche 5246a ausübt, kann die Kraft den Verschiebebereich 602 nicht zum weiteren Verschieben nach oben antreiben. Mit anderen Worten drückt das Eingriffselement 5246 schräg nach oben gegen den Vorsprungbereich 604a, sodass sich der Verschiebebereich 602 entlang des Verschiebeschlitzes 5024a nach oben verschieben kann; wenn der obere Rand 602a an die Unterseite 5046 der oberen Abdeckung 504 stößt, stoppt der Verschiebebereich 602 die Aufwärtsverschiebung. Wenn im Ausführungsbeispiel der obere Rand 60a des Verschiebebereichs 602 an der Unterseite 5064 der oberen Abdeckung 504 anliegt, sind das Eingriffselement 5246 und der Vorsprungbereich 604a zudem getrennt. Bevor sich das Eingriffselement 5246 vom Vorsprungbereich 604a wegbewegt, ist es daher sicher, dass der Verschiebebereich 602 die obere Abdeckung 504 berühren wird. Unter Berücksichtigung der Wechselwirkung zwischen dem Eingriffselement 5246 und dem elastischen Elements 60 liegt der Verschiebeabschnitt 602 an der Unterseite 5046 der oberen Abdeckung durch den oberen Rand 602a an, der auf die Unterseite 5064 der oberen Abdeckung 504 auftrifft, wodurch ein Geräusch erzeugt werden kann. Das Geräusch kann als akustische Rückmeldung für den Benutzer zum Bestätigen herangezogen werden, dass der Schalter 58 zum Durchleiten ausgelöst wurde. In der Praxis ist es bei der Auslegung vorteilhaft, dass, wenn der obere Rand 602a des Verschiebebereichs 602 an der Unterseite 5046 der oberen Abdeckung 504 anliegt, eine gewisse elastische Verformung des elastischen Bereich 604 verbleibt. Zu diesem Zeitpunkt übt das Eingriffsteil 5246 immer noch eine Kraft auf das elastische Element 60 durch den Vorsprungbereich 604a aus. Dadurch trifft der obere Rand 602a des Verschiebebereichs 602 auf die Unterseite 5046 der oberen Abdeckung 504 mit einer größeren Kraft auf, wodurch ein lauteres Geräusch erzeugt wird. Die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Wenn der Verschiebebereich 602 des elastischen Elements mit Spiel in den Verschiebeschlitz 5024a des Sockels 5024 für das elastische Element passt, kann sich der Verschiebebereich 602 lose im Verschiebeschlitz 5024a verschieben. Die auf den Vorsprungbereich 604a durch die Rampenoberfläche 5246a vom Eingriffselement 5264 ausgeübte Kraft kann den Verschiebebereich 602 beschleunigen, sodass der Verschiebebereich 602 eine ausreichende kinetische Energie zum Auftreffen auf die Unterseite 5064 der oberen Abdeckung 504 erhalten kann, nachdem das Eingriffselement 5246 und der Vorsprungbereich 604a getrennt sind, wodurch ebenfalls ein Geräusch als akustische Rückmeldung erzeugt werden kann.
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Wenn danach die Tastenkappe 52, wie durch 25 dargestellt, anschließend zum Weiterbewegen nach unten zu einer Übergangsposition gedrückt wird, hat sich das Eingriffselement 5246 vom elastischen Element 60 mit einem Abstand entfernt, und das elastische Element 60 hat sich nach oben zum Auftreffen auf die Unterseite 5064 der oberen Abdeckung 504 bewegt, um ein Geräusch zu erzeugen. Mit anderen Worten, nachdem sich die Tastenkappe 52 von der Auslöseposition entfernt hat und bevor die Tastenkappe 52 die Übergangsposition erreicht, springt das elastische Element 60 zurück auf dessen ursprüngliche Struktur und trifft auf die obere Abdeckung 504 auf, wobei ein Geräusch erzeugt wird. Durch eine Klangänderung aufgrund des auftretenden Geräuschs kann der Benutzer eine akustische Rückmeldung zur Bestätigung erhalten, dass der Schalter 58 zum Durchleiten ausgelöst wurde.
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Wenn die Tastenkappe 52 den Schalter 48 durch den Auslösebereich 5244 (d.h. die Tastenkappe 52 passiert die Auslöseposition) einmal auslöst, kann der Benutzer eine taktile Rückmeldung der Widerstandsänderung und eine akustische Rückmeldung eines Geräuschs aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem Eingriffselement 5246 und dem elastischen Element 60 erhalten.
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Bei der Bewegung der Tastenkappe 52 von der Übergangsposition zurück zur Ausgangsposition drückt das Eingriffselement 5246 erneut gegen den Vorsprungbereich 604a und übt eine schräg nach unten gerichtete Kraft auf den Vorsprungbereich 604a durch die untere Rampenoberfläche 5246b aus, sodass der Verschiebebereich 602 sich entlang des Verschiebeschlitzes 5024a nach unten verschieben kann. Wenn die Tastenkappe 52 auf die Ausgangsposition unabhängig davon zurückkehrt, ob der Anschlagbereich 602b des Verschiebebereichs 602 an der Oberseite 5024b des Sockels 5024 für das elastische Element anliegt, kann das Eingriffselement 5264 immer noch eine schräg nach unten gerichtete Kraft auf den Vorsprungbereich 604a durch die untere Rampenoberfläche 5246b beim nächsten Drücken auf die Tastenkappe 52 ausüben, sodass der Anschlagbereich 602b des Verschiebebereichs 602 an die Oberseite 5024b des Sockels 5024 für das elastische Element anstoßen kann. Die oben beschriebenen Vorgänge des Niederdrückens der Tastenkappe 52 wiederholen sich entsprechend und werden hierin nicht erneut beschrieben. Darüber hinaus können im Ausführungsbeispiel die Rampenoberflächen 5246a und 5246b des Eingriffselements 5246 und der Vorsprungbereich 604a (der selbst mit einer gekrümmten Oberfläche versehen ist) eine Oberfläche zum Ausüben der schrägen Kräfte darauf bereitstellen, sodass es in der Praxis von Vorteil ist, eine zum Auslegen des Tastschalters auszuwählen. Darüber hinaus sei angemerkt, dass in den Figuren in Bezug auf das Ausführungsbeispiel die Spitze des Eingriffselements 5246 die Oberfläche des elastischen Bereichs 604 (mit Ausnahme des Vorsprungbereichs 604a) nur berührt, was nicht als elastische Verformung des elastischen Elements 60 (mit Ausnahme des Vorsprungbereichs 604a) durch die Spitze des Eingriffselements 5246 angesehen wird. In der Praxis ist es vorteilhaft, einen Zwischenraum vorzusehen, der immer zwischen der Spitze des Eingriffselements 5246 und der Oberfläche des elastischen Bereich 604 (mit Ausnahme des Vorsprungbereichs 604a) vorhanden ist; die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Im Ausführungsbeispiel beruht die Antriebskraft zum Bewegen des elastischen Elements 60 im Prinzip hauptsächlich auf der Strukturbehinderung bzw. Strukturinterferenz, die erzeugt wird, wenn sich der Vorsprungbereich 604a und das Eingriffselement 5246 relativ zueinander bewegen. Selbst wenn das Eingriffselement 5246 auch bewirkt, dass das elastische Element 60 eine geringe elastische Verformung durch den elastischen Bereich 604 (zusätzlich zum Vorsprungbereich 604a) erzeugt, kann der obere Rand 602a des Verschiebebereichs 602 in der Praxis daher immer noch wirksam auf die Unterseite 5046 der oberen Abdeckung 504 auftreffen, um ein Geräusch zu erzeugen. Wenn das Eingriffselement 5246, z. B. bei der in 24 dargestellten, als Referenz verwendeten Konfiguration, sich vom Vorsprungbereich 604a zu entfernen beginnt, stößt der obere Rand 602a an die Unterseite 5046 an (oder trifft auf dieser auf). Ob das Eingriffselement 5246 auch gegen den elastischen Bereich 604 (mit Ausnahme des Vorsprungbereichs 604a) zum elastischen Verformen des elastischen Elements 60 drückt, wird in diesem Fall die Tatsache nicht beeinflussen, dass das Geräusch erzeugt wird.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das elastische Element 60 darüber hinaus eine Auslegerstruktur, deren hängender Bereich sich im Wesentlichen in die vertikale Richtung erstreckt; jedoch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Das elastische Element kann z. B. durch einen Metallclip realisiert werden, von dem ein Ende horizontal in die Basis 50 eingefügt ist. In diesem Fall kann der hängende Bereich des Metallclips mit dem Eingriffselement 5246 wechselwirken, um eine Änderung des taktilen Gefühls und Geräuschs zu erzeugen.
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Der Durchschnittsfachmann wird leicht erkennen, dass diverse Modifikationen und Änderungen der Vorrichtung und des Verfahrens unter Beibehaltung der Lehre der Erfindung erfolgen können. Dementsprechend sollte die vorstehende Offenbarung nur als durch den Schutzumfang der anliegenden Ansprüche beschränkt ausgelegt werden.
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Zusammenfassend ist festzustellen:
Ein Tastschalter verwendet eine Kombination von Federn, die in Reihe geschaltet sind, um eine Rückstellkraft für eine Tastenkappe des Tastschalters bereitzustellen. Wenn sich die Tastenkappe über eine Übergangsposition hinaus zu einer Basis des Tastschalters hin bewegt, hört eine der Federn auf, sich kontinuierlich zu verformen. Dies führt zu einem Anstieg des Elastizitätskoeffizienten der Kombination von Federn und einem Anstieg der durch die Kombination von Federn gespeicherten elastischen Energie. Beim Drücken der Tastenkappe kann die Tastenkappe einem Bediener daher eine schwache Kraftrückmeldung und danach eine starke Kraftrückmeldung bereitstellen. Darüber hinaus kann der Tastschalter einen Schalter mit seitlicher Bewegung verwenden, der einen Einfluss einer durch den Schalter erzeugten elastischen Kraft auf die Aufwärts und Abwärtsbewegung der Tastenkappe reduzieren kann. Der Tastschalter kann ferner ein neben der Tastenkappe angeordnetes elastisches Teil verwenden, das einem Benutzer eine taktile Rückmeldung liefern kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 3, 5
- Tastschalter
- 2
- Leiterplatte
- 10
- Basis
- 10a, 10b, 10c, 10d
- erste, zweite, dritte, vierte Ecke
- 12
- Tastenkappe
- 12a
- lichtdurchlässiger Bereich
- 14
- Rückstellkraftmechanismus
- 16
- Lichtquelle
- 18
- Schalter
- 50
- Basis
- 50a, 50b, 50c, 50d
- erste, zweite, dritte, vierte Ecke
- 52
- Tastenkappe
- 54
- Rückstellkraftmechanismus
- 56
- Lichtquelle
- 58
- Schalter
- 60
- elastisches Element
- 102
- Bodenplatte
- 104
- obere Abdeckung
- 106
- Verschiebeeingriffsstruktur
- 108
- Zapfen
- 108a
- Außendurchmesser des Zapfens
- 109, 109´, 109´´
- Stoppelement
- 110
- Aufnahmeraum
- 122
- Kappenkörper
- 124
- Kolben
- 142, 144
- erste, zweite Feder
- 142a, 144a
- erster, zweiter Windungsaußendurchmesser
- 143
- Gegendruckelement
- 142b,
- Windungsinnendurchmesser der ersten Feder
- 144b
- Windungsinnendurchmesser der zweiten Feder
- 146
- Verbindungsfeder
- 180a
- Außendurchmesser des Zapfens
- 182, 184
- feststehendes, bewegliches Kontaktelement
- 182a, 184a
- Verbindungsenden
- 502
- Bodenplatte
- 504
- obere Abdeckung
- 506
- Verschiebeeingriffsstruktur
- 508
- Zapfen
- 522
- Kappenkörper
- 524
- Kolben
- 542, 544
- erste, zweite Feder
- 546
- Verbindungsfeder
- 582
- feststehendes Kontaktelement
- 584
- bewegliches Kontaktelement
- 602
- Verschiebebereich
- 602a
- oberer Rand
- 602b
- Anschlagbereich
- 604
- elastischer Bereich
- 604a
- Vorsprungbereich
- 1042
- Kolbenhülse
- 1062
- erste Verschiebeelemente
- 1082
- Aufnahmeöffnung
- 1242, 1244
- erster, zweiter Endbereich
- 1246
- Verschiebeeingriffsstruktur
- 1248
- Auslösebereich
- 1842
- festes Ende
- 1844
- freies Ende
- 1846
- Kontaktbereich
- 5022
- Eingriffshaken
- 5024
- Sockel für das elastische Element
- 5024a
- Verschiebeschlitz
- 5024b
- Oberseite
- 5246
- Eingriffselement
- 5246a, 5246b
- obere, untere Rampenoberfläche
- 5042
- Öffnungen
- 5044
- Kolbenhülse
- 5242
- Verschiebeeingriffsstruktur
- 5244
- Auslösebereich
- 5842
- festes Ende
- 5844
- freies Ende
- 5846
- Kontaktbereich
- 12462
- zweite Verschiebeelemente
