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Drucktaster mit Gummimatte
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Die Erfindung betrifft einen Drucktaster gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
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Ein solcher Drucktaster ist aus der DE-PS 29 33 150 (dort insbesondere
Fig. 2) als kleinbauende Tastenfeld-Stelltaste bekannt. Dort ist vorgesehen, den
Betätigungs-Stempel einstückig über angespritzte Stege mit einem Frontplatten-Rahmen
herzustellen und die in Serie angeordneten Stege abwechselnd an einander diametral
gegenüberliegenden Seiten bezüglich des Stempels über Biegeverbindungen anzulenken,
damit bei Betätigung des Stempels keine bogenförmige, sondern eine geradlinige Bewegung
ausgeführt wird.
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Zum gleichen Zwecke ist es aus der DE-OS 30 14 996 bekannt, den Stempel
zwischen jeweils zwei S-förmig geschwungen verlaufenden Stegen anzuformen, die jeweils
im Eereiche ihres Krümmungs-Wendepunktes der Stempel-Betätigungsrichtung entgegen
über kleine Pfeiler abgestützt sind.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es für die wünschenswerte
Funktion derartiger Folien-Drucktaster mit Schnappeffekt nicht ausreicht, die Axialführung
des Stempels in Betätigungsrichtung sicherzustellen, weil bei der Druckbeai7spruchung
der unter dem Stempel gelegenen Gummiplatten-Auswölbung,im imBereiche deren Deckwandung
über den Hohlkegelwandungen,urlreproduzierbare Verformungen auftreten. Stattdessen
sollte die Verforinungsarbeit im Bereiche der Hohlkegelwandung konzentriert sein,
um bei
deren axialer Stauchung zu einer definierten Sickenbildung
zu führen, was in wünschenswerter Weise eine mechanische Betätigungs-Rückmeldung
aufgrund definierten Ansprech-Druckpunktes mit steil verlaufendem, kräftigem Rückstell-Schnappeffekt
erbringen würde. In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt deshalb der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, einen Drucktaster gattungsgemäßer Art dahingehend weiterzubilden,
daß er günstigere Funktionscharakteristiken im Sinne eines definierten Ansprech-Druckpunktes
und eines guten Rückschnappeffektes zeigt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst,
daß der gattungsgemäße Drucktaster die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruches 1 aufweist.
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Das Einsetzen dieses Stütz-Zylinders in die Deckwandung der Gummiplatten-Auswölbung
verhindert weitestgehend eine unerwünschte Verformung der Deckwandung und verlagert
deshalb in wünschenswerter Weise die Auswirkung der Verformungsarbeit in den Bereich
der anschließenden Hohlkegelwandung, die die Betätigungs-Gegenkraft um damit auch
die Rückatelikraft mit bistabilem oder Schnapp-Verhalten liefert.
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Von ganz besonderem Vorteil ist die erfindungsgemäße Maßnahme, wenn
der Drucktaster mit von innen beleuchtetem Stempel ausgestattet ist, wofür eine
Lampe durch die Auswölbungs-Deckwandung hindurch in den hohlen Stempel hineinragt.
In diesem Falle ist der Stütz-Zylinder hülsenförmig, also hohl ausgebildet, um -
den Lampenkolben umgebend -zugleich die Durchgangsöffnung in der Deckwandung formstabil
abzuutzen und reibungsarm längs des Lampen-Kolbens zu führen. Ohne diesen hülsenförmigen
Hohl-Zylinder in der Deckwandung der Gummimatten-Auswölbung wäre dagegen aufgrund
der Durchgangsöffnung in der Hohlkegel-Deckwandung
deren Verformung
unter dem Einfluß der Betätigung des Stempels noch größer; und die daraus resultierende
Reibung der gummielastischen Deckwandung längs des Lampen-Kolbens wäre für den wünschenswerten
Aufbau eines definierten Ansprech-Gegendruckes zusätzlich abträglich.
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Damit die Aussteifung des Bereches oberhalb der Hohlkegelwandung nicht
zur Folge hat, daß die Auswirkung der Verformungsarbeit sich bis in den angrenzenden
Bereich der Gummi platte verlagert und deshalb ebenfalls wieder nicht zur für den
Schnappeffekt wünschenswerten sickenförmigen Verformung im Bereiche der Hohlkegelwandung
führt, erfährt diese zweckmäßigerweise eine zusätzliche Abstützung durch einen um
sie herum gegen die Gummimatte aufgesetzten Stützring.
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So ist unabhängig vom Hub, also von der Druckkraft-Einleitung über
den Betätigungs-Stempel, in den Bereichen oberhalb und unterhalb der Hohlkegelwandung
die definierte Geometrie durch die Abstützungsmaßnahmen sichergestellt. Daraus resultiert,
daß die benötigte VeHDrmungsarbeit zum axialen Stauchen der Höhe der Gummimatten-Auswölbung
in wünschenswerter Weise ansteigt; denn das führt zu einer starken Erhöhung derJenigen
Kraft, bei der der Schnappeffekt infolge sickenförmigen Umschlagens des Verlaufes
der Hohlkegelwandung eintritt, mit der Folge entsprechend vergrößerter und definiert
einsetzender RUckstellkraft nach Beendigung der Betätigung des Stempels.
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Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus nachstehender
Beschreibung eines in der Zeichnung etwas abstrahiert aber weitgehend
meßstabsgerecht
- mehrfach vergrößert - dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels zur erfindungsgemäßen
Lösung.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Schnitt durch die Betätigungs-Achse
einen als beleuchtete Stelltaste ausgeführten derartigen Drucktaster.
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Der im Axial-Längsschnitt dargestellte Drucktaster 1 weist im wesentlichen
einen in Axialrichtung 2 verschiebbar geführten Betätigungs-Stempel 3 als Stelltaste
zur elektromechanischen Kontaktgabe auf. Nach manuellem Verschieben infolge Druckausübung
auf das aus einer Gehäuse-Frontplatte 4 vorstehende Betätigungsende 5 des Stempels
3 wird dieser infolge der Elastizität einer vom Stempel 3 verformten kegelstumpfförmigen
Auswölbung 6 einer gegen eine Grundplatte 7, die über das Gehäuse mit der Frontplatte
4 verbunden ist, abgestützten Gummimatte 8 wieder in die dargestellte Ruheposition
zurückgeschoben. Die elektromechanische Kontaktgabe erfolgt mittels eines z. B.
aus Leitgummi beshhenden, an der Unterseite der Deckwandung 9 in der Auswölbung
6 befestigten Kontaktringes 10 als bei gedrücktem Stempel 3 wirksam werdender Überbrückung
von elektrisch gegeneinander isoliert auf der Grundplatte 7 unter der Auswölbung
6 angeordneten Gegenkontaktsegmenten 11a-11b. Zweckmäßigerweise ist die Grundplatte
7 als T,eiterplatte für eine aufkaschierte Leiterbahnenführung ausgebildet, die
direkt in ebenfalls aufkaschierten Gegenkontaktsegmenten 11 endet.
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Um bei Axialdruck auf die Gummimatten-Auswölbung 6 eine Verformung
ihrer Deckwandung 9 mögliehst zu verhindern, also die Verformungsarbeit möglichst
auf die Hohlkegelwandung 12 zwischen der von der Grundplatte 7 großflachig abgestützten
Gummimatte 8 und ihrer Auswölbungs-Deckwandung 9 zu konzentrieren, wird eine Axialöffnung
in der
Deckwandung 9 von einem Zylinder 13 aus bezüglich der ater
aleigenschaften der Auswölbung 6 steiferem Material ausgefüllt. Dieser Zylinder
13 erfährt bei Betätigung des Drucktasters 1 wie der Stempel 3 eine Axialführung,
beispielsweise aufgrund Anformung oder Befestigung an der Bodenplatte 14 des Stempels
3. Die Axialführung kann durch entsprechend gehalterte und an den Stempel 3 angeschlossene
Führungsstege und/oder durch eine Zylinderführung des Betätigungsendes 5 in der
Frontplatte 4 realisiert sein. Besonders zweckmäßig ist es, stattdessen oder zusätzlich
eine gute Axialführung dadurch zu gewährleisten, daß koaxial mit der Betätigungs-Achsrichtung
2 ein gehäusefest angeordneter, beispielsweise von der Grundplatte 7 gehaltener
Stift 15 den hohl, also hülsenförmig ausgebildeten Zylinder 13 durchragt und in
oder durch die Bodenplatte 14 in den Stempel 3 hineinragt.
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Besonders einfache Montageverhältnisse ergeben sich, wenn der hülsenförmige
Zylinder 13 wie dargestellt mit einem umlaufenden Kragen 16 (also ähnlich der Konfiguration
eines Metall-Hohlnietes) ausgebildet ist. Er braucht dann lediglich in die Durchgangs
öffnung in der Deckwandung 9 bis zur Anlage des Kragens 16 hineingedrückt zu werden
und wird so in definierter Stellung vom elastischen Mateer'al der Auswölbung 6 kraftschlüssig
gehalten. Vorzugsweise ist die axiale Länge dieses Hohl-Zylinders 13 so bemessen,
daß er noch nach unten durch die Deckwandung 9 hindurchragt, um dort den Kontaktring
10 bis zur Anlage an die Unterseite der Deckwandung 9 zur ebenfalls elastischkraftschlüssigen
Halterung aufschieben zu können, wie in der Zeichnung berücksichtigt.
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Der axiale Abstand zwischen der vom Stempel 3 durchragten Frontplatte
4 und der Auswölbungs-Deckwandung 9 ist
zweckmäßigerweise derart
bemessen, daß die stets etwas unter axialer Stauch-Spannung stehende Auswölbung
6 - gegebenenfalls unter Zwischenlage des Hohlzylinder-Kragens 16 -elastisch-kraftschlfissig
gegen die Stempel-Bodenplatte 14 andrückt und dadurch den Stempel 3 mit flanschförmig
vorstehenden Schultern 17 in der Umgebung der Frontplatten-Durchgangsbohrung 18
rückwärts gegen die Frontplatte 4 erschütterungsfest, der Betätigungsrichtung also
entgegengerichtet, anlegt.
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Nachdem infolge der inneren Stützwirkung des Zylinders 13 bei Druckbetätigung
des Stempels 3 - wie gewünscht - eine Verformung der Auswölbungs-Deckwandung 9 praktisch
nicht mehr auftritt, besteht grundsätzlich die Gefahr, daß die Auswirkung der Verformungakräfte
sich noch nicht in wünschenswerter Weise als Stauchsicken-Bildung in der Hohlkegelwandung
12 auswirkt, sondern eine Verlagerung in den angrenzenden Bereich der auf der Grundplatte
7 aufMegenden Gummimatte 8 eintritt. Einer solchen, unerwünschten Frscheinung kann
konstruktiv einfach und sehr wirksam entgegengewirkt werden, indem der die Auswölbung
6 umgeende Bereich der Gummimatte 8 von einem koaxial zur Achsrichtung 2 anliegenden
Stützring 19 gegen die Grundplatte 7 angepreßt wird, der somit zur weiteren mechanischen
Versteifung der die Schnappwirkung und die Rückstellkraft erbringenden elastischen
Hohlkegelwandung 12 führt. Dieser Stützring 19 kann als geschlossener Hohl zylinder
oder peripher unterbrochen, etwa als Folge einzelner Stützpfeiler, realisiert sein.
Er ist funktionell mit der die Gegenkraft erbringenden Grundplatte 7 verbunden,
also beispielsweise gegen ein Gehäuseteil und vorzugsweise,wie dargestellt, direkt
gegen die Frontplatte 4 abgestützt. Der Stützring 19 kann dabei unmittelbar einstückig
mit der Frontplatte 4 ausgebildet und mit Längsrippen 20 ausgestattet sein, die
in
Längsschlitze 21 an der Außenperipherie der Stempelschulter 17 eingrelfen, um den
axial verschiebbaren Betätigungs-Stempel 3 verdrehsicher zu führen.
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Als Führungs-Stift 15 für den Hohlzylinder 13 kann unmittelbar der
Kolben 22 einer Lampe 23, beispielsweise in der bauform einer lichtemittierenden
Diode, dienen; der durch die Bodenplatte 14 in einen topfförmig-hohl ausgebildeten
Stempel 3 hineinragt, welcher bei seinem Betätigungsende 5 mittels einer durchscheinenden
und als Aufdruckträger dienenden Tastenplatte 24 verschlossen ist. Der elektrische
Anschluß der Lampe 23 erfolgt wie im Falle der Gegenkontaktsegmente 11 über auf
die Grundplatte 7 aufkaschierte Leiterbahnen (in der Zeichnung nicht berücksichtigt).
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Die Grundplatte 7 dient aber nicht nur als bedruckter Schaltungsträger,
sondern auch der Festlegung der Gummimatte 8 dem Gehäuse und damit dem in der Frontplatte
4 geführten Stempel 3 gegenüber, indem an die Gummimatte 8 angeformte Vorsprünge
25 in Positionier- und Befestigungs-Löcher 26 in der Grundplatte 7 eingedrückt und
darin kraftschlüssig und/oder (durch Warmverformung der durchstehenden Enden der
Vorsprünge 25) formschlüssig gehaltert werden.
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Bezugszeichenliste 1 Drucktaster (mit 3 und 11) 2 Axialrichtung (der
Betätigung von 1) 3 Stempel (zur Bewegung von 10 gegen 11) 4 Frontplatte (mit 3
und gegebenenfalls 19/20) 5 Betätigungsende (von 3, gegenüber 14 4 durchragend)
6 Auswölbung (in 8 gegen 4/3) 7 Grundplatte (zur Aufnahme 8, 11, 15) 8 mmimatte
(mit 6 und 25) 9 Deckwandung (von 6, unter 14) 10 Kontaktring (in 6 unter 9 zur
ÜberbrUckung 11a-11b) 11 Gegenkontaktsegmente (unterhalb 9,auf 7) 12 Hohlkegelwandung
(als Ubergang von 8 nach 9) 13 Zylinder (längs 2, 9 durchdringend) 14 Bodenplatte
(von3, über 9) 15 Stift (langes 2, 13 durchtretend) 16 Kragen (an 13, zwischen 14
und 9) 17 Schulter (an 3, bei 13, unter 4) 18 Durchgangsbohrung (in 4 für 3/5 oberhalb
17) 19 Stützring (12 umgebend) 20 Längsrippen (unter 4, für 21) 21 Längsschlitze
(an 3 in 17) 22 Kolben (von 23, als 15 dienend) 23 Lampe (auf 7, in 3 hineinragend)
24 Platte (über 23 auf 5) 25 Vorsprung (unter 8) 26 Bohrung (in 7, zur Aufnahme
von 25)