DE3312126A1

DE3312126A1 - Taste fuer ein in tastrichtung bewegbares schaltelement

Info

Publication number: DE3312126A1
Application number: DE19833312126
Authority: DE
Inventors: Gerhard 7760 Radolfzell Dekorsy
Original assignee: Gerhard Dekorsy Ing GmbH
Current assignee: Gerhard Dekorsy Ing GmbH
Priority date: 1983-04-02
Filing date: 1983-04-02
Publication date: 1984-10-11
Also published as: DE3312126C2; DE8309846U1

Description

Taste für ein in Tastrichtung bewegbares Schaltelement
Die Erfindung betrifft eine Taste für ein in Tastrichtung bewegbares Schaltelement mit -- gegenüber einer der Taste zugeordneten Frontplatte od. dgl. -- gegen eine Rückstelleinrichtung führbarer, eine Tastfläche anbietender Tastenkappe.
Handelsübliche Tasten, beispielsweise für Fernschreiber, Rechner oder für die Steuerung einer Maschine, bestehen aus -- zumeist aus kunststoffgespritztenformstabilen Tastenkappen, welche formschlüssig mit einem Tastenschaft verbunden werden können; dieser drückt bei Betätigung der Tastenkappe auf eine Kalotte aus flexiblem Kunststoff, die während des Verformens die Rückstellkraft erzeugt und mit einem punktförmigen Druckelement gegen einen in Tastrichtung vorgesehenen Schaltpunkt geführt zu werden vermag. Statt der verformbaren Kalotte kann auch ein anderes Federelement vorhanden sein.
Diese oder ähnliche Tastorgane haben eine Vielzahl von Mängeln. So bestehen sie zumeist aus mehreren Einzelteilen, sind also produktionsaufwendig und montageintensiv - darüber hinaus jedoch bieten sie keinen ausreichenden Schutz gegen Staub- oder Spritzwassereinwirkungen. Um -- wenn auch begrenzt -- dichte Schaltfelder der beschriebenen Art zu erreichen, können in einem besonderen Arbeitsgang hergestellte Gummiplatten eingelegt und somit zwischengeschaltet werden.
Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, bei Tasten oder Tastenfeldern der eingangs erwähnten Art sowohl die fehlende Staub- und Spritzwasserdichte zu erreichen als auch die genannte Vielzahl erforderlicher Einzelelemente zu beheben und damit Herstellung und Montage zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die Tastenkappe eine Sockelplatte mit schüsselartiger Ausformungaufweist, deren Schüsselboden als Tastfläche mit der Sokkelplatte durch eine/n hautartige/n flexible/n Kappenwand oder Stülprahmen verbunden ist. Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, die Tastkappe mit ihrem Stülprahmen einstückig an wenigstens eine benachbarte Tastenkappe entsprechender Ausbildung so anzuformen, daß eine Tastaturplatte entsteht.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist an der Tastenkappe ein dem Schaltelement zuzuordnendes Betätigungsorgan, beispielsweise ein Innenzylinder, aus formstabilem Werkstoff festgelegt, das bevorzugt mit der Tastenkappe auf dem Wege des Mehrfarbenspritzens bzw. Mehrkomponentenspritzens verbunden ist. Dank dieser Maßgabenentsteht eine flexible, mehrfarbengespritzte Taste mit einem durch die hautartige, flexible Kappenwand erzeugten Überhub; bei Druck auf den Schüsselboden bzw. die Tastfläche wird letztere unter Verformung jener Kappenwand nach unten geführt, wobei die Kappenwand nach innen gestülpt und so verformt wird. Durch diese Verformung entsteht in der Kappenwand bzw. dem Stülprahmen eine formbedingte Rückstellkraft, welche eine sanfte Zurückführung der Tastfläche ohne Inanspruchnahme zusätzlicher Kraftspeicher erlaubt - besonderer Federelemente bedarf es nun nicht mehr.
Darüber hinaus wirkt die Tastenkappe selbst als Dichtungsorgan; da sie aus flexiblem Kunststoff geformt ist, schmiegt sie sich im Falle ihrer Verwendung als Einzelelement mit ihrer Sockelplatte der Frontplatte an. Ist die beschriebene Tastenkappe Teil einer einstückig hergestellten Tastaturplatte, ist die Staubdichte einer solchen Einrichtung evident.
Das Zusammenbauen mehrerer Einzelteile zu einer Taste, welche dann beispielsweise mittels Druckzapfen auf eine Leiterplatte gesetzt werden kann, entfällt durch die erwähnte Verbindung des Betätigungsorganes oder Innenzylinders mit der Tastenkappe durch das Mehrfarbenspritzen; der Innenzylinder ist mit Einformungen oder Durchbrüchen versehen., in welche der flexible Werkstoff der Tastenkappe eingreift.
Das an der Tastenkappe festliegende Betätigungsorgan in der bevorzugten Form eines Innenzylinders weist eine Stirnplatte auf, welche von einem Randring der Tastenkappe umgeben ist und mit diesem zusammen einen Formraum für eine Gußeinlage bildet. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, in diesen Formraum Rippen jener Stirnplatte einragen zu lassen, welche nach dem Ausgießen dauerhafte Symbole der Tastatur darstellen; die Tastsymbole sind in eine bevorzugt andersfarbige Gußeinlage eingebettet, welche ihrerseits Durchbrüche der Stirnplatte durchsetzt und dadurch mit einer haltbietenden Formschicht innerhalb des Innenzylinders verbunden ist.
Wie bereits geschildert, nimmt der Innenraum des Innenzylinders wenigstens teilweise ein Schaltelement, beispielsweise einen axial verschieblichen Schaltstift, auf, der durch Betätigung der Tastenkappe verschoben werden kann. Jedoch hat es sich insbesondere für gedruckte Schaltungen als günstig erwiesen, in den Innenzylinder ein Kontaktelement mit begrenzt federnder Kontaktfläche einzusetzen. Dieses Kontaktelement ist bevorzugt mit einem Ringkörper und an diesen durch Radialarme od. dgl. einstückig angeschlossener Druckplatte aus flexiblem Werkstoff geformte; ist dieses Kontaktelement in den Innenzylinder eingesetzt, kragt erfindungsgemäß die Druckplatte axial -- also in Druckrichtung -- ab und vermag so auf eine zugeordnete Leiterplatte aufgelegt zu werden; zur Kontaktverbesserung kann die Druckplatte zudem mit einer Graphitschicht od. dgl. versehen sein. Für das beschriebene Kontaktelement wird selbständiger Schutz beansprucht.
Der durch die in sich federnde Tastenkappe bewegbare Innenzylinder -- oder ein entsprechendes Betätigungsorgan -- kann in beschriebener Weise mit dem erfindungsgemäßen Kontaktelement versehen oder aber -- auch in Nachrüstung -- an handelsübliche Schaltelemente angeschlossen werden. Bezüglich der Variabilität der erfindungsgemäßen Taste bedarf es somit weiterer Ausführungen nicht.
Die Festlegung der Taste vornehmlich in Einzelanwendung erfolgt mittels eines Klemmorgans. Als solches dient bevorzugt ein Klemmring, der gegen die Betätigungs- oder Druckrichtung an der Tastenkappe festgelegt wird und gleichzeitig als Führung für den darin verschiebbaren Innenzylinder Anwendung findet.
Der Klemmring aus verhältnismäßig formsteifem Kunststoff ist bevorzugt durch zwei Ringnuten in drei querschnittlich kammartig einander zugeordnete Ringwände unterteilt, deren innere den Innenzylinder umgibt und deren mittlere sich an die Innenwand der Tastenkappe anschmiegt; so bilden Klemmring und Tastenkappe insbesondere dann eine stabile Einheit, wenn die Tastenkappe durch den Klemmring gegen den Rand einer die Taste aufnehmenden Bohrung der Frontplatte gedrückt wird. Dazu hat es sich als besonders günstig erwiesen, die Tastenkappe unterhalb ihrer Sockelplatte mit einer Nut zu versehen, welche den Bohrungsrand der Frontplatte aufzunehmen vermag. Erfindungsgemäß ist an die Unterseite der Sockelplatte -- wie diese aus flexiblem Kunststoff -- ein Schnappring angeformt, welcher nach Aufsetzen der Sockelplatte auf die Frontplatte diese -- nach einem anderen Merkmal der Erfindung -- dank einer abkragenden Formrippe untergreift.
Ist der Schnappring tatsächlich kreisförmig ausgebildet, weist er nach außen hin bevorzugt wenigstens ein radiales Rastorgan auf, welches als Drehsicherung in eine entsprechende Ausnehmung der Formplatte einsetzbar ist.
Die erfindungsgemäße Tastenkappe mit ihrem Kontaktelement ist ein besonders günstiger Tastenschalter mit überhub, der in beschriebener Weise sowohl staubdicht als auch spritzwassergeschützt ausgebildet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in: Fig. 1: eine Schrägsicht auf einen Teil eines Tastenfeldes mit Tasten; Fig. 2: eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte und aus dem Tastenfeld gehobene Taste; Fig. 3: einen gegenüber Fig. 1 vergrößerten Teilschnitt nach deren Linie III - IV; Fig. 4: einen der Fig. 3 etwa entsprechenden Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform der Taste; Fig. 5: einen Teilschnitt durch Fig. 4 nach deren Linie V -Fig. 6: eine Teilsicht unter ein Detail der Fig. 4.
Fig. 7: einen Teil der Fig. 3,4 in gegenüber diesen geänderter Stellung; Fig. 8: die Draufsicht auf ein anderes Tastenfeld; Fig. 9: einen Teil einer Seitenansicht zu Fig. 8.
In Fig. 1 sind auf einer schematisiert und nur teilweise wiedergegebenen Frontplatte 1 eines angedeuteten Tastenfeldes -- beispielsweise für Fernschreiber, Rechner, für die Steuerung einer Maschine od. dgl.-mehrere Reihen 2 von Tasten 9 vorgesehen.
Jede der Tasten 9 weist oberhalb der Frontplatte 1 eine einstückig aus flexiblem Kunststoff geformte Tastenkappe 10 aus einer im gewählten Beispiel quadratischen Sockelplatte 11 -- mit einer Seitenlänge a von 18 mm und einer Höhe b von 3 mm -- sowie einer daran aufragenden Tastenschüssel 12 einer Höhe h von 4 mm auf. Der Außendurchmesser d des die Tastfläche 13 anbietenden Schüsselbodens beträgt hier etwa 12 mm.
Wie insbesondere Fig. 3 erkennen läßt, sind Sockelplatte 11 und ein in Einbaustellung in einem Winkel 0 w von etwa 50 zur Frontplatte 1 geneigte Kappenwand 14 der sich aufwärts kegelstumpfartig verjüngenden Tastenschüssel 12 mit einem zur Sockelplatte 11 parallelen Randring 15 einstückig -- aus flexiblem Kunststoffgeformt sowie an einen formstabilen Kunststoff- oder Innenzylinder 18 mit oberem Ringkragen 19 auf dem Wege des Mehrfarbenspritzens angefügt. Zur Hauptachse A der Taste 9 parallele Formstege 16 durchgreifen Durchbrüche 20 jenes Ringkragens 19 (Fig. 5) und enden mit diesem in einem dazu einstückigen Gegenring 17. So ergänzt der Innenzylinder 18 die Tastenkappe 10 zur Taste 9.
Der Innenzylinder 18 ist nach oben hin durch eine angeformte Stirnplatte 21 mit sich -- in der Zeichnung abwärts -- verjüngenden Ausnehmungen 22 und nach oben ragenden Zeichenanformungen 23 verschlossen. Eine die Ausnehmungen 22 durchsetzende Kunststoffmasse erzeugt nach Aushärtung unterhalb der Stirnplatte 21 eine Formschicht 26, die über Gußzapfen 24 an eine mit der Oberfläche des Randringes 15 abschließende Farbeinlage 25 angefügt ist, deren Oberfläche die Tastfläche 13 anbietet.
Diese Taste 9 aus dem im wesentlichen starren Innenzylinder 18 sowie der daran festliegendenEXandring 15 samt Kappenwand 14 und Sockelplatte 11 umfassenden Tastenkappe 10 ist an der Frontplatte 1 fixiert; ein an die Sockelplatte 11 angeformter und querschnittlich L-förmiger Schnappring 28 aus eben jenem elastischen Kunststoff wird in eine Bohrung 30 mit kreisförmigem Bohrungsrand 31 der Frontplatte 1 eingesetzt, wonach der Bohrungsrand 31 vom unteren L-Schenkel 29 des Schnapprnges 28 untergriffen ist und fest in einer seitlich offenen Ringnut 27 (Fig. 7) der Tastenkappe 10 sitzt.
Eine vom Schnappring 28 radial abragende Rastnase 33 greift drehsichernd in eine Randeinformung 32 der Frontplatte 1 ein.
Die Innenseite des Schnappringes 28 bestimmt die Innenfläche 34 der Taste 9 und damit einen durch den Innenzylinder 18 ringförmigen Tastenraum 35, in den nach dem oben beschriebenen Einsetzen der Taste 9 in die Bohrung 30 ein Klemmring 36 aus ebenfalls verhältnismäßig steifem Kunststoff eingeschoben wird; dessen innere Klemmwand 37 umgibt die Außenfläche des Innenzylinders 18, ihr oberer Rand 43 dient als Hubbegrenzung bei Bewegung der Tastenkappe 10 in Kontaktrichtung.
Durch eine innere und eine äußere Ringnut 38, 39 ist am Klemmring 36 eine -- gegenüber dem oberen Rand 43 der inneren Klemmwand 37 um ein Maß i höher endende-Hauptringwand 40 erzeugt, deren Außenfläche 41 sich an die Innenfläche 34 der Tastenkappe 10 anlegt, wobei in die nach oben hin aufgeweitete äußere Ringnut 39 der Schnappring 28 eingreift, der nach Fig. 3 entweder in Abstand zur äußeren Ringwand 34 steht oder nach Fig. 4 an diese anschließt.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist in den Aufnahme.raum 50 des Innenzylinders 18 das aus Gründen der übersichtlichkeit lediglich angedeutete Druckende 51 eines in Pfeilrichtung x zu betätigenden Schaltstiftes 52 eines Schalters 54 od. dgl. eingesetzt. Dabei liegt ein Druckkragen53 des Schaltstiftes 52 der unteren Zylinderkante 49 an.
In diesem Ausführungsbeispiel ist übrigens eine Lagerplatte 57 für das Tastenfeld über Schrauben 58 an der Frontplatte 1 festgelegt; das Gewinde 59 der Schraube 58 sitzt in einer mit der Unterseite 5 der Frontplatte 1 thermisch verbundenen Gewindebüchse 6.
In der voranstehend beschriebenen Art ist bei der Ausführungsform nach Fig. 4 eine Leiterplatte 60 mit bei 61 angedeuteter gedruckter Schaltung festgelegt.
Ilierbei sitzt im Aufnahmeraum 50 des Innenzylinders 18 ein aus elastischem Kunststoff geformtes Kontaktelement 64 mit zylindrischer Wandung 65 und davon seitlich abragendem Druckkragen 53, der in beschriebener Weise der Zylinderkante 49 des Innenzylinders 18 anliegt. An die zylindrische Wandung 65 sind beispielsweise vier Radialstege 66 angeformt, welche mit einer zentrischen Druckplatte 67 aus jenem elastischen Kunststoff verbunden sind. Diese elastische Druckplatte 67 ist mit einer Graphitschicht 70 versehen, welche bei Betätigung der Taste 9 eine Stelleder gedruckten Schaltung 61 punktartig kontaktiert.
Die Ausbildung der beschriebenen Kappenwand 14 als nahezu hautartiges Formteil aus elastischem Werkstoff ermöglicht dessen Verformung bis in eine in Fig. 7 angedeutete Stellung; wirkt ein Druck Q in Pfeilrichtung auf die Tastfläche 13 ein, wird die Kappenwand 14 so abwärts gezogen, daß auf der Sockelplatte 11 ein Ringwulst 45 entsteht, dessen Oberkante 46 dann im Abstand n über der Tastfläche 13 liegt. Die Tastenkappe 10 umgibt so eine von der Kappenwand 14 gebildete Falte 47. Die in eine Stülpstellung überführte,zeitweilig verformte Kappenwand 14 trachtet dank der Rückstellkraft in ihre in Fig. 3, 4 wiedergegebene Ruhelage zurück zu schnappen, was sofort bei Wegnahme der Druckkraft Q erfolgt.
Beim Tastenfeld 7 der Fig. 8 umgibt ein Rahmen 71 eine Tastaturplatte 72 mit quadratischen Formfeldern 80, von denen jedes -- wie vor allem Fig. 9 erkennen läßteinen die beschriebene Funktion der Kappenwand 14 übernehmenden Stülprahmen 84 und in diesem eine quadratische Tastfläche 83 aufweist. Die diagonalen Kanten 85 des Stülprahmens 84 sind so ausgebildet, daß sie den Stülpvorgang begünstigen.

Claims

P A T E N T A N S P R ü C H E 1$IS\ Taste für ein in Tastrichtung bewegbares Schaltelement mit gegenüber einer der Taste zugeordneten Frontplatte od. dgl. gegen eine Rückstelleinrichtung führbarer, eine Tastfläche anbietender Tastenkappe, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastenkappe (10) eine Sockelplatte (11) mit schüsselartiger Ausformung (12) aufweist, deren Schüsselboden (13) als Tastfläche mit der Sockelplatte durch eine/n hautartige/n, flexible/n Kappenwand (14) oder Stülprahmen (84) verbunden ist.
2. Taste Sür ein in Tastrichtung bewegbares Schaltelement mit gegenüber einer der Taste zugeordneten Frontplatte od. dgl. gegen eine Rückstelleinrichtung führbarer, eine Tastfläche anbietender Tastenkappe, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastenkappe (80) eine/n die Tastfläche (83) umgebende/n hautartige/n, flexible/ n Kappenwand (14) oder Stülprahmen (84) aufweist und mit dieser/m einstückig an wenigstens eine benachbarte Tastenkappe unter Bildung einer Tastaturplatte (72) angeformt ist.
3. Taste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Tastenkappe (10, 80) ein dem Schaltelement (52, 64) zuzuordnendes Betätigungsorgan (18) aus formstabilem Werkstoff festgelegt ist.
4. Taste nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastenkappe (10, 80) mit dem Betätigungsorgan (18) aus formstabilem Werkstoff auf dem Wege des Mehrfarbenspritzens verbunden ist.
5. Taste nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan rohrartig, beispielsweise als Innenzylinder (18), ausgebildet sowie mit Einformungen oder Durchbrüchen (20) versehen ist, welche Werkstoff der Tastenkappe (10) aufnehmen.
6. Taste nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzylinder (18) einen Ringkragen (19) mit den Durchbrüchen (20) aufweist.
7. Taste nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzylinder (18) kappenwärts eine Stirnplatte (21) aufweist, welche von einem Randring (15) der Tastenkappe (12) umgeben ist.
8. Taste nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Randring (15) der Tastenkappe (12) mit der Stirnplatte (21) des Innenzylinders (18) einen Formraum für eine Gußeinlage (25) bildet.
9. Taste nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Cußeinlage (25) Anformungen (23) der Stirnplatte (21) als Tastsymbole eingebettet sind.
10. Taste nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußeinlage (25) Ausnehmungen (22) der Stirnplatte (21) durchsetzt und mittels Gußzapfen (24) od. dgl. mit einer Formschicht -(26) im Innenzylinder (18) verbunden ist.
11. Taste nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Innenzylinder (18) ein Kontaktelement (64) mit begrenzt federnder Kontaktfläche (67) eingesetzt ist.
12. Taste nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (64) mit einem Ringkörper (65) und an diesen durch Radialarme (66) od. dgl.

einstückig angeschlossener Druckplatte (67) aus flexiblem Werkstoff geformt ist.
13. Taste nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (77) axial aus dem Ringkörper (65) auskragt und mit einer Kontaktschicht (70) versehen ist.
14. Taste nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastenkappe (10) mit dem Innenzylinder (18) einen ringförmigen Tastenraum (35) bildet, in welchen ein mit der Tastenkappe verbindbares Klemmorgan (36) einsetzbar ist.
15. Taste nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmorgan (36) ein den Innenzylinder (18) mit Spiel umgebender Klemmring ist, der mit einer Außenfläche (41) der Innenfläche (34) der Tastenkappe (10) anliegt.
16. Taste nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Klemmring (36) und der Sockelplatte (11) der Tastenkappe (10) eine Kante (31) der Frontplatte (1) festgelegt ist.
17. Taste nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockelplatte (11) eine Schnapprippe (28) mit Nut (27) zur Aufnahme der Frontplatte (1) angeformt ist.
18. Taste nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine ringförmige Schnapprippe (28) mit Ringnut (27).
19. Taste nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite (34) des Schnappringes (28) dem Klemmring (36) anliegt.
20. Taste nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß von der Sockelplatte (11) und/oder der Schnapprippe bzw. des Schnappringes (28) radial nach außen zumindest ein Rastorgan (33) für ein Gegenorgan (32) der Frontplatte (1) abragt.
21. Taste nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (36) durch Ringnuten (38, 39) mit querschnittlich kammartig angeordneten, etwa achsparallelen Ringwänden (37, 40, 42) versehen ist.
22. Taste nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Ringwand (37) einen Anschlag für die Tastenkappe (10) in deren Kontaktstellung bildet.
23. Taste nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappenwand (14) bzw. der Stülprahmen (84) in Kontaktstellung der Taste (9) einen Stülprand oder Ringwulst (45) bildet.
24. Taste nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante (46) des Ringwulstes (45) in Kontaktstellung der Taste (9) oberhalb deren Tastfläche (13) verläuft.
25. Taste nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß an die Frontplatte (1) durch Schrauben (58) od. dgl. wenigstens eine der Taste (9) zugeordnete Lagerplatte (57) oder Leiterplatte (60) etwa parallel angefügt ist.
26. Taste nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (36) der Lagerplatte (57) oder der Leiterplatte (60) anliegt.