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Gefederter Taster
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend einen Mikroschalter, einen manuell bedienbaren Taster und ein Gehäuseteil, in dem der manuell bedienbare Taster aufgenommen ist.
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Vor allem bei Desktop-Computern und speziell bei kleinen Gehäusen werden häufig Schalter (Ein-/Aus-Schalter, Auswurfknopf für CD-ROM et cetera) direkt auf das Motherboard gelötet und nicht mehr per Kabel zu der Gehäusefront geführt. Diese Schalter sind in der Regel Mikroschalter, die einen sehr kurzen Schalthub (ungefähr 0,5 mm) haben. Bei diesen Schaltern darf kein zu hoher Tastendruck ausgeübt werden, da dies sonst zur Beschädigung und damit zum Funktionsausfall führen kann. Da der Taster typischerweise in der Frontblende eines Computers befestigt ist, baut sich eine lange Toleranzkette vom Stößel des Tasters bis zum Schalter auf. Entsprechend groß muss der Schalthub ausgelegt werden. Dabei kann allerdings bei bestimmten Toleranzlagen der Einschaltdruck auf den Mikroschalter so groß werden, dass der Mikroschalter auf dem Motherboard beschädigt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung aufzuzeigen, durch welche auch bei einer ungünstigen Toleranzlage die Gefahr der Beschädigung des Mikroschalters durch den manuell bedienbaren Taster stark reduziert oder ausgeschlossen wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein elastisches Element so zwischen dem manuell betätigbaren Taster und dem Mikroschalter angeordnet ist, dass bei Betätigung des manuell betätigbaren Tasters maximal die Kraft des elastischen Elementes auf den Mikroschalter wirkt.
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Die Grundidee ist, dass anstatt eines starren Stößels ein gefederter Stößel verwendet wird, welcher gemäß der Erfindung durch das elastische Element gebildet ist. Das elastische Element zwischen manuell bedienbarem Taster und dem Mikroschalter sorgt dafür, dass die Kraft auf den Mikroschalter nicht zu groß wird. Die maximale Kraft hängt vom Weg bei der Bedienung des manuell betätigbaren Schalters und von der Federkonstante des elastischen Elementes ab. Diese Kraft kann somit konstruktiv so gestaltet werden, dass keine zu hohe Kraft auf den Mikroschalter wirkt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Einwirkkraft auf den Mikroschalter die maximal zulässige Schaltkraft nicht übersteigt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das elastische Element auch als Rückstellfeder für den manuell betätigbaren Taster ausgebildet. Der Vorteil bei dieser Ausführungsform ist, dass keine zusätzliche Rückstellfeder für den manuell betätigbaren Taster verbaut werden muss.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist als Rückstellfeder ein weiteres elastisches Element vorgesehen. Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass konstant die Rückstellkraft des weiteren elastischen Elementes auf den manuell bedienbaren Tasten wirkt und somit die Gefahr einer versehentlichen Bedienung über den manuell bedienbaren Taster reduziert werden kann. Das weitere elastische Element, welches als Rückstellfeder wirkt, kann mit einer hohen Federkonstante und das elastische Element, welches auf den Mikroschalter wirkt, mit einer entsprechend niedrigeren Federkonstante ausgebildet werden, sodass eine relativ hohe Kraft zur Betätigung des manuell bedienbaren Tasters nötig ist und dennoch der Mikroschalter durch das elastische Element mit der niedrigen Federkonstante geschützt ist. Günstiger weise ist bei dieser Ausführungsform zwischen dem elastischen Element und dem Mikroschalter ein Spalt ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der manuell betätigbare Taster einen Stößel auf und das erste elastische Element umgibt den Stößel und ist stirnseitig vor dem Stößel angeordnet. Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass als elastisches Element eine Spiralfeder verwendet werden kann, welche durch den Stößel geführt ist und auf den Mikroschalter wirkt.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist der manuell betätigbare Taster ebenfalls einen Stößel auf, wobei das elastische Element, welches auf den Mikroschalter wirkt, zumindest vor dem Stößel angeordnet ist und das weitere elastische Element, welches als Rückstellfeder wirkt, um den Stößel angeordnet ist. Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass als weiteres elastisches Element eine Spiralfeder verwendet werden kann, die durch den Stößel geführt ist und als elastisches Element, welches auf den Mikroschalter wirkt, ein elastisches Material aus Gummi oder Kunststoff oder eine sonstige Feder mit niedrigen Federkonstante verwendet werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das elastische Element zwischen Taster und Stößel angeordnet.
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Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Figurenbeschreibung offenbart.
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Anhand zweier in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. In den Figuren zeigen:
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1 eine schematische Darstellung nach dem Stand der Technik,
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2 eine Ausführungsform mit einem elastischen Element,
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3 eine weitere Ausführungsform mit zwei elastischen Elementen und
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4 eine weitere Ausführungsform mit einem elastischen Element zwischen Stößel und Taster.
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Nachfolgend werden Elemente mit gleicher Funktion und Konstruktion figurenübergreifend mit dem gleichen Bezugszeichen versehen und nicht getrennt erneut erläutert.
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1 zeigt eine Anordnung nach dem Stand der Technik.
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In einem Gehäuseteil GT, üblicherweise die Frontbelende eines Computers, ist ein manuell bedienbarer Taster T aufgenommen. Der manuell bedienbare Taster T weist einen Stößel ST auf, welcher durch eine Öffnung im Gehäuseteil GT führt und auf einen Mikroschalter MS bei Betätigung des manuell betätigbaren Tasters T einwirkt. Der Mikroschalter MS ist auf eine Platine P, üblicherweise das Motherboard des Computers, aufgelötet. 1 zeigt die Platine P in der Ansicht von oben, auf welche der Mikroschalter MS aufgelötet ist.
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Der Taster T ist in dem Gehäuseteil GT gelagert. Hierzu weist er seitlich Rastnasen RN auf, welche in Hinterschneidungen HS im Gehäuseteil GT geführt sind. Damit der Taster in seiner definierten Ausgangsposition gehalten wird, weist er um den Stößel ST herum eine Rückstellfeder RF auf. Der Taster kann entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder RF um den maximalen Hub h betätigt werden. Zwischen der Stirnseite des Stößels ST und dem Mikroschalter MS ist ein Spalt s gebildet. Das Gehäuseteil GT hat zum Mikroschalter MS den Abstand a.
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Damit der Mikroschalter MS durch den manuell betätigbaren Taster T betätigt werden kann, muss der Hub h größer wie der Spalt s sein, jedoch darf er nicht zu groß sein, damit der Mikroschalter MS nicht zerstört wird. Hierbei spielt der Abstand a des Gehäuseteiles GT vom Mikroschalter MS eine große Rolle, da er gewissen Toleranzen +/–X unterworfen ist. Ist der Abstand a sehr groß (Toleranz +X), muss dennoch gewährleistet sein, dass über den manuell betätigbaren Taster T der Mikroschalter MS betätigt werden kann. Ist der Abstand jedoch zu klein (Toleranz –X), muss auch gewährleistet sein, dass durch eine Betätigung des manuell betätigbaren Schalters der Mikroschalter MS nicht zerstört wird. Dies macht die konstruktive Gestaltung aufwändig und teuer und es verbleibt dennoch ein Restrisiko.
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2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Wiederum ist ein manuell betätigbarer Taster T in einem Gehäuseteil GT verschiebbar aufgenommen, wobei der manuell betätigbare Taster T durch Rastnasen RN in Hinterschneidungen HS des Gehäuseteiles GT geführt ist.
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Auf einer Platine P hinter dem Gehäuseteil GT ist ein Mikroschalter MS aufgelötet, welcher über den manuell betätigbaren Taster T betätigt werden kann. Zwischen dem manuell betätigbaren Taster T und dem Mikroschalter MS ist ein elastisches Element EE vorgesehen, welches bei Betätigung des manuell betätigbaren Tasters T auf den Mikroschalter MS einwirkt und diesen betätigt. In der dargestellten Ausführungsform weist der manuell betätigbare Taster T einen Stößel ST auf und das elastische Element EE ist als Spiralfeder um den Stößel ST herum und stirnseitig vom Stößel ST angeordnet und wirkt somit als Rückstellfeder für den Taster T und gleichzeitig als Dämpfungselement bei Betätigung des Mikroschalters MS.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei bei dieser Ausführungsform das elastische Element EE nur stirnseitig zwischen dem Stößel ST und dem Mikroschalter MS vorgesehen ist. Als Rückstellfeder ist ein weiteres elastisches Element WEE um den Stößel ST herum zwischen Taster und Gehäuseteil GT angeordnet. Die Ausführungsform gemäß 3 hat den Vorteil, dass die Rückstellkraft durch das weitere elastische Element WEE relativ hoch gewählt werden kann und das elastische Element EE eine sehr geringe Federkonstante hat und somit ein versehentliches Bedienen des Mikroschalters durch Berühren des Tasters T besser vermieden werden kann. Durch das weitere elastische Element WEE wird der Taster T in seiner Ausgangsposition gehalten. Das elastische Element EE, welches die Funktion der Schaltfeder auf den Mikroschalter hat, ist so gestaltet, dass in der Ausgangslage ein Spalt s1 zum Mikroschalter MS ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass der Tastpunkt oder Auslösepunkt des Mikroschalters MS klar eingestellt werden kann. Durch den Spalt s1 ist ein unbeabsichtigtes Betätigen ausgeschlossen.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Ein Mikroschalter MS ist auf einer Platine P montiert, wobei der Mikroschalter MS über einen Taster T im Gehäuseteil GT betätigt werden kann. In dem Taster T ist eine Rückstellfeder RF und ein Stößel ST aufgenommen, wobei bei Betätigung des Tasters T der Stößel ST auf dem Mikroschalter MS wirkt und diesen betätigt. Der Stößel ST ist über Rastnasen RN in Hinterschneidungen HS im Gehäuseteil GT verschieblich aufgenommen. Zwischen dem Stößel ST und der Innenseite des Tasters T ist die Rückstellfeder RF angeordnet. Bei der Betätigung des Tasters T wird über die Federkraft der Rückstellfeder RF der Stößel ST auf den Mikroschalter MS gedrückt. Zwischen der Stirnfläche des Stößels ST und dem Mikroschalter MS ist der Spalt s2 mit einer Breite von 0,2 mm ausgeführt. Der Mikroschalter MS kann über einen Hub von 0,5 mm betätigt werden. Der Stößel ST kann maximal 0,8 mm bewegt werden und trifft dann auf einen harten Anschlag AS. Der Taster T und die Rückstellfeder RF sind so konzipiert, dass diese maximal über eine Breite von 1,5 mm zusammengepresst werden können, wobei dann der Taster T die Rückstellfeder RF komplett komprimiert und die Rückstellfeder RF den Stößel umgibt.
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Da jedoch der Stößel ST nach einem Hub von 0,8 mm auf einen harten Anschlag trifft, kann bei Betätigung des Tasters T maximal der Spalt S2 = 0,2 mm und der Schaltweg des Mikroschalters von 0,5 mm überbrückt werden und lediglich 0,1 mm stehen für mögliche Toleranzausgleiche zur Verfügung. Damit auch bei diesem 0,1 mm nicht die komplette Tasterkraft auf den Mikroschalter wirkt, ist die Rückstellfeder RF zwischen Stößel und Taster geschalten, sodass die Kraft auf den Mikroschalter MS auf die Kraft, welche die Rückstellfeder übertragen kann, beschränkt ist. Die Kraft der Rückstellfeder RF ist so eingestellt, dass diese definitiv den Mikroschalter nicht beschädigen kann.
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Die Grundidee der Erfindung, ist, dass kein starrer Stößel, sondern ein gefederter Stößel verwendet wird. Die oben dargestellten Ausführungsformen gemäß 2, 3 und 4 zeigen nur den prinzipiellen Aufbau. Bei der Realisierung kann anstelle von Stahlfedern auch in Kunststoff integrierte Federn als elastische Elemente oder weiteres elastisches Element verwendet werden. Dies entspricht dem gleichen Prinzip, jedoch würde die Ausführung anders ausgestaltet sein. Ebenso kann der Endanschlag des manuell bedienbaren Tasters T für den Hub h nicht am Gehäuseteil GT selbst, sondern an der Kante des Motherboards beziehungsweise der Platine P ausgebildet sein. In den 2, 3 und 4 ist der Endanschlag der einfachen Übersicht halber im Gehäuseteil GT ausgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- MS
- Mikroschalter
- P
- Platine
- ST
- Stößel
- HS
- Hinterschnitt
- RN
- Rastnase
- T
- Taster
- RF
- Rückstellfeder
- GT
- Gehäuseteil
- EE
- elastisches Element
- WEE
- weiteres elastisches Element
- s
- Spalt
- s1
- Spalt in 3
- s2
- Spalt in 4
- h
- Hub des Tasters T
- a
- Abstand Gehäuseteil vom Mikroschalter MS
