DE19528821A1 - Tastaturelement - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Tastaturelement zur Eingabe von Informationen durch Kraftausübung auf eine in einer Gehäu­ sedurchführung eingebaute Taste.

Derartige Tastaturelemente werden zur Eingabe von Daten oder Information in Rechner benötigt. Insbesondere kommen auch An­ wendungsfälle vor, bei deren Einsatzumgebung mit schädlichen Umgebungseinflüssen zu rechnen ist. Dazu gehören beispiels­ weise mechanische Einflüsse, wie z. B. Vandalismus im Bereich öffentlicher Informationssysteme, Geldausgabeautomaten, oder auch Vibrationen und Schläge im industriellen Umfeld und bei Mobilelektronik. Weiterhin ist mit extremen Temperatureinflüs­ sen sowie dem Einwirken von Flüssigkeiten zu rechnen. Tasta­ turelemente in einem derartigen Umfeld müssen daher besonders robust sein, dürfen dabei aber keine Funktionalitätseinbuße zeigen.

Für diese Einsatzbereiche sind eine Vielzahl mechanischer Hub­ schalter bekannt, bei denen durch Betätigung ein Kontakt ge­ schlossen oder geöffnet wird. Ein wesentlicher Nachteil dieser mechanischen Hubschalter besteht darin, daß sie einen An­ griffspunkt für mechanische Einwirkungen bieten, insbesondere dann, wenn der Schalter durch das Gehäuse herausragt, aber auch zur Verschmutzung neigen, insbesondere wenn der Schalter in dem Gehäuse versenkt ist. Diese mechanischen Hubschalter weisen neben einer mit der Zeit abnehmenden Kontaktqualität daher begrenzte mechanische Robustheit sowie eine schwierige Reinigungssituation auf.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Tastatur­ element zur Eingabe von Daten in einen Rechner bereitzustel­ len, das mechanisch robust und leicht zu reinigen ist sowie über längere Zeiträume eine hohe Kontaktqualität aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ta­ ste des Tastaturelements mit ihrem ins Gehäuseinnere weisenden Ende im Innern des Gehäuses an einem hubfrei arbeitenden Kraftsensor anliegt und mit ihrem nach außen weisenden Ende mit der äußeren Gehäusewand bündig abschließt.

Aufgrund der hubfreien Arbeitsweise bleibt die Taste stets in einer Stellung relativ zu dem Gehäuse, bei der die äußere Ta­ stenoberfläche und die äußere Gehäusewand bündig zueinander abschließen. Somit bietet sich keinerlei Angriffsfläche für eine mechanische Einwirkung an der Taste.

Durch die in den Unteransprüchen ausgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in An­ spruch 1 angegebenen Tastaturelements möglich.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung besteht der Kraftsensor des Tastaturelements aus einem Piezosensor und die Taste aus einem harten Festkörper. Der Piezosensor kann dann an eine Auswerteelektronik angeschlossen werden, die das Sensorsignal kontinuierlich erfaßt und verarbeitet, wobei beim Druck auf die Taste ein Tastsignal ausgegeben wird. Durch die Verwendung eines Piezosensors wird eine langlebige Schalterfunktion ge­ währleistet, und durch die Verwendung eines harten Materials für die Taste wird eine erhöhte Kratzfestigkeit erzielt.

Vorzugsweise hat die Taste im wesentlichen die Form eines sich von ihrem inneren Ende zu ihrem äußeren Ende hin verjüngenden Kegelstumpfs und die Gehäusedurchführung die Form eines zur Kegelstumpfform der Taste komplementären Kegelstumpfs. Dadurch wird ein formschlüssiger Sitz der Taste zwischen der Gehäuse­ wand und dem Kraftsensor gewährleistet. Insbesondere ist da­ durch die Taste gegen ein gewalttätiges Herausreißen aus dem Gehäuse gesichert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zur Ab­ dichtung ein Dichtungsring zwischen der Taste und der Gehäuse­ durchführung vorgesehen. Dadurch wird der Gehäuseinnenraum be­ sonders wirksam vor Verschmutzungen in Form kleiner fester Partikel aber auch in Form von Flüssigkeiten oder schädlichen Gasen geschützt.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht die Taste aus einem durchsichtigen Material und wird von hinten beleuchtet. Dies ermöglicht u. a. den Einsatz verschiedenfar­ bener Lichtquellen oder die Verwendung von Lichtquellen, deren Licht sich zeitlich oder in Abhängigkeit von einem interakti­ ven Benutzerprogramm ändert.

Vorteilhafterweise ist die Taste an ihrem inneren und/oder äußeren Ende mit einem Aufdruck und/oder einer Gravur verse­ hen. Dies ermöglicht neben der farblichen Gestaltung mittels der Lichtquelle weitere Gestaltungsmöglichkeiten der Taste, wie z. B. eingravierte oder gefärbte Buchstaben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Er­ findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung, wobei:

Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ta­ staturelements in einer senkrecht durch die Ge­ häusewand und entlang der Längsachse der Taste verlaufenden Schnittansicht zeigt.

Die Taste 1 besteht aus einem Glaselement, das als Kegelstumpf ausgebildet ist. Die Außenseite 1a der Taste bildet die kleine Basisfläche des Kegelstumpfs, während die Innenseite 1b der Taste die große Basisfläche des Kegelstumpfs bildet. Die Taste 1 erstreckt sich mit ihrem schmalen äußeren Ende durch eine Durchführung 3a des Gehäuses 3 hindurch. Ein Dichtungsring 2 sorgt für die Abdichtung des Gehäuseinnenraums gegenüber der Außenwelt. Die Innenseite 1b der Taste 1 berührt einen hubfrei arbeitenden Kraftsensor 4. Dieser Kraftsensor 4 ist vorzugs­ weise ein Piezosensor, der mit einer (nicht gezeigten) Auswer­ teelektronik verbunden ist. Eine Andruckplatte 6 sorgt dafür, daß der Kraftsensor 4 zwischen der Innenseite 1b der Taste 1 und der nach außen weisenden Seite 6a der Andruckplatte fest­ geklemmt ist. Bei Verwendung eines Piezosensors 4 ermöglicht eine elastische Andruckplatte 6 die Einstellung eines Arbeits­ punktes des Piezosensors 4. Der dieser, von der Andruckplatte 6 ausgeübten Vorspannung über lagerte Tastendruck auf die Flä­ che 1a der Taste 1 führt dann zu einem elektrischen Signal am Ausgang des Piezosensors 4, das dem Vorspannungssignal überla­ gert wird. Eine Beleuchtungseinrichtung 7, wie z. B. eine Glühbirne oder eine Leuchtdiode, strahlt seitlich über die Ke­ gelstumpfmantelfläche 1c der Taste 1 Licht ins Innere der durchsichtigen Taste 1. Die Rückseite 1b der Taste 1 ist z. B. mit einem Buchstaben oder einem bestimmten Text 8 bedruckt, während die Außenseite 1a eine eingefräste Gravur 9 aufweist. Es kann jedoch auch die Innenseite 1b mit einer Gravur verse­ hen sein (nicht gezeigt). Neben einer Ausführung aus Glas eignet sich auch Plexiglas als Material für die Taste 1. An­ statt einer farbigen Lichtquelle kann auch eine weiße Licht­ quelle verwendet werden, wobei dann das Material der Taste 1 gefärbt sein kann. Bei der Betätigung des Tastaturelements bleibt durch das hubfreie Arbeiten des Kraftsensors 4 der bün­ dige Abschluß zwischen der Gehäuseaußenwand und der Außenseite 1a der Taste 1 erhalten. Auf diese Weise entstehen keine Kan­ ten an einem herausragenden oder versenkten Schalter, wodurch einer äußeren mechanischen Kraft kein Angriffspunkt geboten wird. Diese ebene Außenfläche ist auch leicht zu reinigen. Die kegelstumpfförmige Gestaltung der Taste 1 hat neben ihrer Haltefunktion der Taste 1 in dem Gehäuse 3 noch eine zusätzliche Bündelungsfunktion des zur Außenseite 1a der Taste 1 gestreu­ ten und an den Kegelmantelflächen 1c totalreflektierten Lichts.

Claims (8)

1. Tastaturelement zur Eingabe von Informationen durch Kraftausübung auf eine in einer Gehäusedurchführung (3a) in dem Gehäuse (3) eingebauten Taste (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Taste (1) mit ihrem ins Gehäuseinnere weisenden Ende (1b) im Innern des Gehäuses (3) an einem hubfrei arbeitenden Kraftsensor (4) anliegt und mit ihrem nach außen weisenden Ende (1a) mit der äußeren Gehäusewand bündig abschließt.

2. Tastaturelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hubfrei arbeitende Kraftsensor ein Piezosensor (4) ist und die Taste (1) aus einem harten Festkörper besteht.

3. Tastaturelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftsensor (4) an einer Auswerteelektronik ange­ schlossen ist, die das Sensorsignal kontinuierlich erfaßt und verarbeitet, wobei beim Druck auf die Taste (1) ein Tastsignal ausgegeben wird.

4. Tastaturelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Taste (1) im wesentlichen die Form eines sich von ihrem inneren Ende (1b) zu ihrem äußeren Ende (1a) hin verjüngenden Kegelstumpfs hat und die Gehäusedurchführung (3a) die Form eines zur Kegelstumpfform der Taste (1) komple­ mentären Kegelstumpfs hat.

5. Tastaturelement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Abdichtung ein Dichtungsring (2) zwischen der Taste (1) und der Gehäusedurchführung (3a) vorgesehen ist.

6. Tastaturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Taste (1) aus einem durchsich­ tigen Material besteht.

7. Tastaturelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Taste (1) von innen her mittels einer Beleuchtungsein­ richtung (7) beleuchtet wird.

8. Tastaturelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Taste (1) an ihrem inneren und/oder äußeren Ende (1b, 1a) einen Aufdruck (8) und/oder eine Gravur (9) auf­ weist.