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Taste für ein in Tastrichtung bewegbares Schaltelement
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die Tastenkappe eine Sockelplatte
mit schüsselartiger Ausformung auf weist, 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.
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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 Uberhub; 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.
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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.
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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.
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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.
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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 geformt; ist dieses Kontaktelement
in den Innenzylinder eingesetzt, kragt erfindungsgemäß die Druckplatte axial --
also in Druckrichtung -- ab und vermag so auf eine zugeordnete Leiter platte aufgelegt
zu werden; zur Kontaktverbesserung kann di-e Druckplatte zudem mit einer Graphitschicht
od. dgl. versehen sein. Für das beschriebene Kontaktelement wird selbständiger Schutz
beansprucht.
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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 Schaltelemznte angeschlossen werden. Bezüglich der Variabilität
der erfindungsgemäßen Taste bedarf es somit weiterer Ausführungen nicht.
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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.
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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.
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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.
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Die erfindungsgemäße Tastenkappe mit ihrem Kontaktelement ist ein
besonders günstiger Tastenschalter mit überhub, der in beschriebener -Weise sowohl
staubdicht als auch spritzwassergeschützt ausgebildet ist.
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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.
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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.
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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.
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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 Schüssebodens beträgt
hier etwa 12 mm.
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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.
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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.
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Diese Taste 9 aus dem im wesentlichen starren Innenzylinder 18 sowie
der daran festliegenden,andring 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 Schnappringes 28 untergriffen
ist und fest in einer seitlich offenen Ringnut 27 (Fig. 7) der Tastenkappe 10 sitzt.
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Eine vom Schnappring 28 radial abragende Rastnase 33 greift drehsichernd
in eine Randeinformung 32 der Frontplatte 1 ein.
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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 g 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.
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Durch eine innere rund 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-Hauptr-ingwand 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.
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Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist in den Aufnahmeraum 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 Druckkragffl 53 des Schaltstiftes 52 der unteren Zylinderkante
49 an.
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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.
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In der voranstehend beschriebenen Art ist bei
der Ausführungsform nach Fig. 4 eine Leiterplatte 60 mit bei 61 angedeuteter gedruckter
Schaltung festgelegt.
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Hierbei 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.
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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.
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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.