DE3421319C2 - Drucktaster mit Gummimatte - Google Patents

Abstract

Ein Drucktaster (1) mit einem in Axialrichtung (2) verschiebbar geführten Betätigungsstempel (3) über einer kegelstumpfförmigen Auswölbung (6) einer Gummimatte (8) soll für günstigere Funktionscharakteristiken im Sinne eines definierten Ansprech-Druckpunktes und eines guten Rückschnapp-Effektes ausgelegt werden. Dafür ist in die über der Hohlkegelwandung (12) gelegene Deckwandung (9) ein Zylinder (13) aus steiferem Material eingesetzt, der vorzugsweise von einem Führungs-Stift (15) koaxial durchragt wird. Als dieser Stift (15) kann der Kolben (22) einer Lampe (23) dienen, die der Betätigungsrichtung entgegen ins Innere des Stempels (3) hineinragt. Ein die Hohlkegelwandung (12) radial distanziert umgebender Stützring (19), der auf die Gummimatte (8) aufgedrückt ist, fördert zusätzlich die Konzentration der Verformungsarbeit und damit der Schnapp- und Rückstellkräfte im Bereiche der Hohlkegelwandung (12) zwischen ihrer Auswölbungs-Deckwandung (9) und der Gummimatte (8).

Description

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Die Erfindung betrifft einen Drucktaster gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Solche Drucktaster sind bereits bekannt (DE-OS 20 010). Dort Ist die Deckwandung der hohlkegelstumpftörmlgen Auswölbung mittels eines axial hlndurchgrelfenclen Kopfbolzen/, mit dem Betäilgungs-Stcmpel verbunden, wobei dieser Kopfbolzen zugleich als Kontaktelement für Überbrückung zwischen unter der Gummimatte angeordneten Gegenkontaktsegmenten dient. Eine axiale Führung erfahren die beweglichen Teile dieses Drucktasters im wesentlichen nur infolge des Durchgriffes des Stempels durch die Frontplatte. Für die wünschenswerte Funktion derartiger Folien-Drucktaster mit Schnappeffekt reicht jene Führung aber nicht aus, weil bei der Druckbeanspnichung der unter dem S. impel gelegenen Gummiplatten-Auswölbung über die Hohlkegelwandung unreproduzierbare Verformungen und eine Verlagerung der mechanischen Beanspruchung bis in den Bereich der Auflage der Gummimatte auf die Grundplatte auftreten. Stattdessen sollte die Verformungsarbeit irr» Bereiche der Hohlkegelwandung selbst konzentriert sein, um bei deren axialer Stauchung zu einer definierten Sickenbildung zu führen; die in wünschenswerter Weise eine mechanische Betätigungs-Rückmeldung aufgrund definierten Ansprech-Druckpunktes mit steil verlaufendem, kräftigem Rückstell-Schnappeffekt erbringen würde.

Bei anderen bekannten Drucktastern sind diese anzustrebenden Effekte noch schwächer ausgeprägt (US-PS 43 65 120); dem dort erfolgt keine axiale Stauchung einer Hohlkörper-Wandung; vielmehr wird eine zentrisch durchbrochene Hohlkugelkalotte im wesentlichen nur auf Biegung beansprucht. Um dabei überhaupt ein tactiles Verhalten zu erzielen, wird sogar der fertigungstechnische Aufwand der Anordnung zweier solcher Kugeika-Iotten übereinander für erforderlich erachtet; was aber ebenfalls nicht die beschriebenen Wirkungen in wünschenswerter Weise erwarten läßt. Zwar Ist Im Zentrum des Drucktasters dort auf der Grundplatte ein in den Stempel rückwärtig hineinragender Lampenkolben montiert; dieser ragt aber ohne irgendeine Führungsfunktion durch die große polare Durchbrechung in den Kugelkalotten hindurch.

Bekannt sind auch bereits Drucktaster (DE-PS 29 33 150; DE-OS 30 14 996). bei denen 'sdlgllch Vorkehrungen für die geradlinige Stempel-Bewegung getroffen sind; aber keine Vorkehrungen, um durch konstruktive Maßnahmen die Verformungsarbeit im günstigsten Bereich der Gummimatten-Auswölbung zu konzentrieren.

Des weiteren ist ein Druckschalter bekannt (DE-OS 31 37 288), bei dem die Kontaktgabe auf der radialen Aufweitung eines axial gestauchten balligen Körpers beruht, ohne daß dabei der oben erörterte Schnappeffekt hervorgerufen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drucktaster der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß er bei einfacher Fertigungsmöglichkeit und hoher Funktionssicherheit günstigere Funktionscharakteristiken Im Sinne eines definierten Ansprech-Druckpunktes und eines guten Rückschnappeffektes zeigt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten MIttel gelöst.

Dadurch verhindert vorteilhafterweise der nun seinerseits axial geführte Stütz-Zylinder In der Deckwandung der Gürnmlplätten-Auswölbung nicht nur weltgehend die unerwünschte Verformung der Deckwandung, unter Verlagerung der Verformungsarbeit in den anschließenden Bereich der Hohlkegelwandung, die die Betätigungs-Gegenkraft und zugleich die Rückstellkraft mit bistabilem oder Schnapp-Verhalten liefert; die Axialführung des Zylinders gegenüber der Taster-Grundplatte verhindert darübcrhlnaus, daß die Gummiplaltcn-Auswölbung sich vcrkanlct und dadurch die Verformungsarbelt

unsymmetrisch Ober die Hohlkörper-Wandung verteilt wird; mit der Gefahr einer Verkantung des Betätigungs-Stempels und großer Kontakt-Unsicherheiten des nicht mehr axial geführten Kontaktstückes. Damit die über die Deckwandung der Gummimatten-Auswölbung eingeführte Verformungskraft aber nicht über die relativ formstabile Hohlkegelwandung auf den Bereich der Gummimatte übertragen wird, rier flächig auf der Grundplatte aufliegt, ist dort die periphere Abstützung vorgesehen. So ist aufgrund der Stauchung der Hohlkegelwandung eine Sickenbildung in ihrem Bereiche sichergestellt, woraus das wünschenswerte Ansprech- und Rückschnappverhalten des Drucktasiers resultiert.

Die Funktion des von der Grundplatte gehalterten axialen Führungsstiftes wird zweckmäßigerweise von dem Kolben einer Lampe übernommen. Der mit Spiel den Lampenkolben umgebende hohle Stützzylinder verhindert Reibungsverluste zwischen der aus gummiähnlichem Material bestehenden Auswölbungs-Deckwandung und dem bspw. aus Glas bestehenden Kolben, die dem wünschenswerten Aufbau eines definierten Ansprech-Gegendruckes abträglich wären.

So ist unabhängig vom Hub, also von der Druckkraft-Einleitung über den Betätiguungs-Stempel, in den Bereichen oberhalb und unterhalb der Hohlkegelwandung die definierte Geometrie durch die Abstützungsmaßnahmen sichergestellt. Daraus resultiert, daß die benötigte Verformungsarbeit 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 Hohlkegelwapdung eintritt - mJt der Folge entsprechend vergrößerter und definiert einsetzender Rückstellkraft nach Beendigung der Betätigung des Stempels.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Schnitt durch die Betätigungs-Achse einen als beleuchtete Stelltaste ausgeführten derartigen Drucktaster.

Der Im Axial-Längsschnitt dargestellte Drucktaster I weist Im wesentlichen einen In Axialrichtung 2 verschiebbar geführten Betätigungs-Stempel 3 als Stelltastc zur elektromechanischen Kontaktgabe auf. Nach manuellem Verschieben infolge Druckausübung auf das aus einer Gehäuse-Frontplatte 4 vorstehende Betätigungsende S des Stempels 3 wird dieser infolge der hlastizitäi einer vom Stempel 3 verformten kegelstumpfförmlgen Auswölbung 6 einer gegen eine Grundplatte 7, die über das Gehäuse mit der Frontplatte 4 verbunden lsi, abgestützten Gummimatte 8 wieder in die dargestellte Ruheposition zurückgeschoben. Die elektromechunische Kontaktgabe erfolgt mittels eines z. B. aus Leitgummi bestehenden, 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 Auswulbung 6 angeordneten Gegcnkontaktsegmenten Ho-116. Zwcckmäßigerwelse lsi die Grundplatte 7 als Leiterplatte für eine aufkaschiene Leilerbahnenführung ausgebildet, die direkt In ebenfalls aufkaschierten Gegenkontaktsegmenten 11 endet.

Um bei Axialdruck auf die Gummimatten-Auswölbung 6 eine Verformung Ihrer Deckwandung 9 möglichst /u verhindern, also JIe Verformungsarbelt möglichst auf die !lohlkcgelwandung 12 zwischen der von der Grundplatte 7 großflächig abgestützten Gummimatte 8 und ihrer Auswölbungs-Deckwandung 9 zu konzentrieren, wird eine Axialöffnung in der Deckwandung 9 von einem 7ylinder 13 aus bezüglich der Mater ialeigenschaften 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 ßetätigungs-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 Budenplatte 14 in den Stempel 3 hineinragt.

Besonders einfache Montageverhältnisse ergeben sich, wenn der hülsenförmige Zylinder O wie dargestellt mit einem umlautenden Kragen 16 (also l'jilich der Konfiguration eines Metall-Hohlnietes) ausgebildet ist. Er braucht dann lediglich in die Durchgangsöffnung in der Deckwandung 9 bis zur Anlage des Kragens 16 hineingedrück' zu werden und wird so in definierter Stellung vom elastischen Material der Auswölbung 6 kraftschlüssig gehalten. Vorzugsweise ist die axiale Länge dieses Hohl-Zyllnders 13 so bemessen, daß er noch nach unten durch die Deckwandung 9 hindurchragt, um dort den Kontaktring 10 bis zur Anlage ar* die Unterseite der Deckwandung 9 zur ebenfalls elastisch-kraftschlüssigen Halterung aufschieben zu können, wie in der Zeichnung berücksichtigt.

Der axiale Abstand zwischen der vom Stempel 3 durchragten Frontplatte 4 und der Auswölbungs-Deckwandung 9 ist iwäckmäßigerweise derart bemessen, daß die stets etwas unter axialer Stauch-Spannung stehende Auswölbung 6 - gegebenenfalls unter Zwischenlage des Hohlzylinder-Kragens 16 - elastisch-kraftschlüssig 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 erschOrterungsfest. der Betätigungsrichtung also entgegengerichtet, anlegt.

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 Verformungskräfte sich Roch nicht in wünschenswerter Welse als Stauchsicken-Bildung in der Hohlkegelwandung 12 auswirkt, sondern eine Verlagerung in den angrenzenden 5ert.ch der auf der Grundplatte 7 aufliegenden Gummimatte 8 eintritt. Einer solchen, unerwünschten Err-cheinung kann konstruktiv einfach und sehr wirksam entgegengewirkt werden, indem der die Auswölbung 6 umgebende 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 Hohlzylinder 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 Front-

platte 4 abgestützt. Der Stützring 19 kann dabei unmittelbar einstückig mit der Frontplatte 4 ausgebildet und mit Längsrippen 20 ausgestattet sein, die In Längsschlltze 21 an der Außenperipherie der Stempelschulter 17 eingreifen, um den axial verschiebbaren Betätlgungs- s Stempiel 3 verdrehsicher zu führen.

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 topfförmlg-hohl ausgebildeten Stempel 3 hineinragt, welcher bei seinem Beiätlgungsende 5 mittels einer durchscheinenden und als Aufd.-ickträger dienenden Tastenplatte 24 verschlossen Ist. Der elektrische Anschluß der Lampe 23 erfolgt wie im Falle der Gegenkontaktsegmente Il über auf die Grundplatte 7 aufkaschierte Leiterbahnen (In der Zeichnung nicht berücksichtigt). Die Grundplatte 7 dient duct r'iiCni fiüf als ucuFüCkicr ScriäuüugSiragCr, 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (8)

Patentansprüche:

1. Drucktaster (1) mit einem In Axialrichtung (2) verschiebbar geführten Betätigungsstempel (3) über einer kegelstumpfförmigen Auswölbung (6) einer auf einer Grundplatte (7) aufliegenden Gummimatte (8), wobei ohmsche Kontakte (Kontaktring 10 und Gegenkontaktsegmente 11) unter der Auswölbung (6) angeordnet sind und in der, über der Hohlkegelwandung (12) gelegenen, Deckwandung (9) der Auswölbung (6) ein Zylinder (13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswölbung (6) zentral von einem den hülsenförmigen Zylinder (13) axial durchragenden Stift (15) geführt und peripher von einem die Hohlkegelwandung (12) radial distanziert umgebenden Stützring (19) festgelegt ist, der unter Zwischenlage der Gummimatte (8) auf die Grundplatte (7) aufgerückt ist.

2. Drucktasier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (19) einstückig mit einer den Betätigungsstempel (3) führenden Frontplatte (4) ausgebildet ist.

3. Drucktaster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummimatte (8) dem Stützring (19) gegenüber mit in die Grundplatte (7) eingreifenden Vorsprüngen (25) ausgestattet Ist.

4. Drucktaster nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (13) mit einem außen umlaufenden Kragen (16) ausgestattet ist, der unter der Bodenplatte (14) des Stempels (3) auf der Auswöibungs-DecÄwandLag (9) aufliegt.

5. Drucktaster nach Ansyruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (16) von ier Auswölbungs-Deckwandung (9) elastisch gegen den Betätlgungsstempel '3) angedrückt ist. der seinerseits mit wenigstens einer Schulter (17) gegen eine mit der Grundplatte (7) verbundene Frontplatte (4), diese mit seinem Stempel-Betätigungsende (5) durchragend, abgestützt ist.

6. Drucktaster nach einem der Ansprüche I bis S, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (13) Im Innenraum der Auswölbung (6) aus der Deckwandung (9) hervorsteht und einen gegen die Deckwandung (9) anliegenden Kontaktring (10) kraftschlüssig halten.

7. Drucktaster nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß außen am Betätigungsstempel (3) und innen am diesen umgebenden Stützring (19) Längsrippen (20) bzw. Längsschlitze (21), die radial bezüglich der Axialrichtung (2) In Eingriff miteinander stehen, vorgesehen sind.

8. Drucktaster nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Axlalführungs-Stift (15) der Kolben (22) einer Lampe (23) vorgesehen Ist, die elektrisch und mechanisch an die Grundplatte (7) angeschlossen ist und bei axial verschobenem Betätigungsstempel (3) in dessen Innenraum hineinragt.