DE3441614C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tastenkappe mit angespritzter Gummihaube gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 und auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Tastenkappe mit angespritzter Gummihaube für einen Drucktastenschal­ ter.

Gummihauben von Drucktastenschaltern, wie sie in ei­ ner Schalttastatur verwendet werden, sind wohlbekannt und in einer Vielzahl von elektronischen Geräten weit verbreitet. Eine solche Haube eines Drucktastenschalters wird in einem Stück aus Gummi geformt und setzt sich aus drei Anteilen zusammen: einem flachen Unterteil, mit welchem die Haube auf eine Leiterplatte, die mindestens ein Paar fester Kon­ takte auf der Oberseite aufweist, montiert wird; einem fla­ chen Oberteil, das sich über dem flachen Unterteil er­ hebt, einen beweglichen Kontakt aus z. B. elektrisch leit­ fähigem Gummi trägt, der den festen Kontakten auf der Leiter­ platte darunter gegenübersteht, und einen geeigneten Abstand für die Schaltbewegung hält; und einem Zwischenstück, welches das flache Unterteil und das flache Oberteil so ver­ bindet, daß es zusammen mit dem flachen Oberteil eine dach­ ähnlich erhobene Anordnung bildet. Wenn das flache Oberteil mit der Fingerspitze mittels einer Tastenkappe, die auf sei­ ner Oberfläche montiert ist, niedergedrückt wird, so wird das Zwischenstück verformt und bringt den beweglichen Kon­ takt mit den festen Kontakten in Berührung, so daß der da­ zwischenliegende Stromkreis durch die Berührung des beweg­ lichen Kontaktes geschlossen wird, während der Stromkreis durch das elastische Federungsvermögen des Zwischenstücks ge­ öffnet wird, wenn der Druck auf die Tastenkappe nachläßt.

Bei der Haube eines Drucktastenschalters der oben be­ schriebenen Art ist es manchmal aus Gründen der Bequemlich­ keit bei der Montage der Geräte und der Benutzung des Schal­ ters erforderlich, daß die Haube und die Tastenkappe aus ei­ nem Stück und nicht trennbar sind. Der einfachste Weg, der oft angewendet wird, diese Forderung zu erfüllen, ist, ei­ nen einteiligen Körper aus Haube und Tastenkappe aus dem sel­ ben Gummimaterial zu formen und zu gestalten. Eine solche in die Tastenkappe integrierte Haube ist jedoch nicht recht an­ nehmbar, was sowohl die klebrige Berührung beim Drücken der Tastenkappe mit der Fingerspitze als auch die unzulässige Oberflächenweichheit betrifft, die die Gebrauchsfähigkeit des Schalters als unvermeidliche Folge der Verwendung des selben Gummimaterials für die Tastenkappe, die gleichzeitig selbst Haube ist, beeinträchtigen.

Eine Lösung für das oben beschriebene Problem ist na­ türlich, eine Tastenkappe aus einem geeigneteren Material, das z. B. eine größere Härte als der Gummi für die Haube selbst aufweist, auf die Oberseite des flachen Oberteils zu kleben. Eine solche, mit der Tastenkappe durch Anspritzen verbundene Schalterhaube in Ein-Dom-Aufbauweise ist aus der DE 30 20 010 A1 bekannt.

Alternativ kann die Verbindung der Tastenkappe mit der Schalterhaube durch Pressen von unvulkanisiertem Gummi in eine Metallform hergestellt werden, die einen Hohlraum auf­ weist, in den eine vorher getrennt gefertigte Tastenkappe, einem Stehbolzen ähnlich, eingelegt wurde, so daß das Ver­ kleben der Tastenkappe mit der Haube gleichzeitig mit dem Formen und Vulkanisieren der Haube bewirkt wird. Die Ober­ fläche der vorgeformten Tastenkappe, die mit dem Gummi­ material in Berührung kommt und mit diesem verklebt werden soll, wird vorher vorzugsweise mit einer Grundierung be­ handelt, um die Verläßlichkeit der Klebeverbindung zu ver­ bessern.

Eines der Hauptprobleme bei den oben genannten Produk­ tionsverfahren liegt in der Notwendigkeit der genauen Posi­ tionierung der vorgeformten Tastenkappe bezüglich der Gummi­ haube. So kann die Tastenkappe z. B. manchmal geneigt zum flachen Oberteil der Haube aufgeklebt sein. Des weiteren fließt die Spritzgußmasse bzw. das nicht vulkanisierte Gummimaterial bisweilen so, daß es nicht nur an den Seiten, sondern auch an der Oberfläche der Tastenkappe haftet, so daß das Aussehen einer solchermaßen gefertigten, mit der Tastenkappe verklebten Haube unannehmbar ist. Deswegen sind die oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren zur Herstel­ lung einer Gummihaube eines Drucktastenschalters unbefrie­ digend, was die sehr geringe Produktivität und die schlechte Qualität der Produkte betrifft.

Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tastenkappe mit angespritzter Gummihaube eines Druck­ tastenschalters zu schaffen, wobei die Tastenkappe auf der Gummihaube in einer genau definierten Position sitzt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ver­ fahren zur Herstellung solch einer verbesserten Tasten­ kappe mit angespritzter Gummihaube eines Drucktasten­ schalters aufzuzeigen.

So umfaßt die Erfindung eine Tastenkappe mit angespritzter Gummihaube für einen Drucktastenschalter, wobei die einteilige Gummihaube aus einem flachen Unter­ teil, das auf eine Leiterplatte, die mindestens ein Paar fester Kontakte an der Oberfläche aufweist, montiert werden kann, einem flachen Oberteil, das sich über dem flachen Unterteil erhebt und einen beweglichen Kontakt aus elektrisch leitfähigem Gummi, der den festen Kontakten auf der Leiterplatte gegenüberliegt, trägt, und einem kontaktöffnenden rückfedernden Zwischenstück besteht, welches das flache Unterteil mit dem flachen Oberteil verbindet, indem es zusammen mit dem flachen Oberteil eine domartige Struktur bildet, und die Tastenkappe aus einem festeren Material als das einteilige Gummibauteil aus flachem Unterteil, flachem Oberteil und Zwischenstück gefertigt ist. Diese Tastenkappe weist an ihrer Unterseite eine Vertiefung auf, in die ein Vorsprung auf der Oberseite des flachen Oberteils der Gummihaube eingreift, wobei die Trennebene, in der die Oberseite des Vorsprungs der Gummitastenoberseite und die Unterseite der Vertiefung der Tastenkappe adhäsiv mitein­ ander verbunden sind, höher liegt als das obere Ende des rückfedernden Haubenzwischenstücks.

Die erfindungsgemäße Drucktastenschalteranordnung zeich­ net sich also unter anderem durch eine über dem oberen Ende des Haubenzwischenstücks liegende Trennebene zwischen der Tastenkappe und der Gummihaubenoberseite aus. Demgegenüber lehrt die DE 30 20 010 A1 einen Aufbau, welcher gekennzeich­ net ist durch eine Verbindungsebene zwischen dem Tastenstück und dem Gummihaubendom, die unterhalb der höchsten Begren­ zungsfläche der Oberseite des Doms verläuft und die einen flachen Napf zur Aufnahme des unteren Endes des Tasten­ stücks zum Hintergreifen von Dom und Tastenstück aufweist.

Weiterhin umfaßt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Tastenkappe mit angespritzter Gummihaube für einen Drucktastenschalter nach Anspruch 1, wobei die vorgefertigte Tastenkappe, die aus einem Material höherer Festigkeit als Gummi besteht und die eine Vertiefung auf einer Seite aufweist, in den Hohlraum der Matrize einer Metallform so eingelegt wird, daß die Seite der Tasten­ kappe, welche die Vertiefung aufweist, keine Seite der Metallform berührt, wobei die Tiefe des Hohlraumes der Matrize größer ist als die Höhe der eingelegten Tastenkappe und ein unvulkanisiertes Gummimaterial zwischen Matrize und Patrize der Metallform eingebracht wird; und daß nach dem Schließen der Metallform zum Formen und Vulkanisieren des Gummimaterials sich zuerst die Vertiefung der Tastenkappe mit Gummi füllt, einen Vorsprung auf dem flachen Oberteil bildet und durch die gleichzeitige Vulkanisierung verklebt, ohne im merklichen Umfang in den Zwischenraum zwischen dem Hohlraum der Matrize und der zu diesem Hohlraum hinweisenden Oberfläche der Tastenkappe einzudringen.

Diese konstruktive Gestaltung der Matrize erlaubt ein kostengünstiges, gleichbleibend hohe Qualität garantierendes Herstellungsverfahren durch Vermeiden des Eindringens der zu vulkanisierenden dünnflüssigen Kautschukmasse in den Zwischenraum zwischen dem Hohlraum der Matrize und der Tastenkappe.

Die Fig. 1 bis 3 stellen jede einen Querschnitt durch die Längsachse der Gummihaube eines Drucktastenschalters mit Tastenkappe dar, wobei die in Fig. 2 dargestellte Ausführung weniger empfehlenswert ist.

Fig. 4 stellt einen Querschnitt durch die Längsachse einer Gummihaube eines Drucktastenschalters während des Formens in einer Metallform dar.

Fig. 5 stellt einen Querschnitt durch die Längsachse einer herkömmlichen Gummihaube eines Drucktastenschalters während des Formens in einer Metallform dar.

Im folgenden werden die Gummihaube eines Drucktastenschalters mit Tastenkappe und das Verfahren zur Herstellung derselben genau und mit Bezug zur begleitenden Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt einer typischen Gummihaube 1, die auf einer Leiterplatte 2 montiert ist, welche ein Paar fester Kontakte 4 aufweist. Die Haube 1 ist in einem Stück aus Gummi geformt und besteht aus dem flachen Unterteil 1 a, mit welchem die Haube 1 auf der Leiterplatte 2 befestigt ist, und dem flachen Oberteil 1 b, das sich über dem flachen Unterteil 1 a erhebt und mit diesem durch das Zwischenstück 1 c so verbunden ist, daß das flache Oberteil 1 b und das Zwischenstück 1 c zusammen eine dachähnliche Anordnung bilden. Der mittlere Abschnitt des flachen Oberteils 1 b springt nach unten vor und ist auf der Unterseite des Vorsprungs mit einem beweglichen Kontakt 3 versehen, der z. B. aus elektrisch leitfähigem Gummi besteht und dem Paar fester Kontakte 4 auf der Leiterplatte 2 gegenübersteht.

Eine Tastenkappe 5 aus einem Material größerer Härte oder Festigkeit als der Gummi, der die Haube 1 bildet, wie Hartgummi oder fester Kunststoff, der z. B. eine Härte von mindestens 80 auf der JIS-Skala aufweist, wird auf das flache Oberteil 1 b der Haube 1, die aus einem elastisch federnden Gummi mit einer Härte von z. B. 30 bis 60 auf der JIS-Skala besteht, gesetzt und mit diesem verklebt. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Grenzfläche zwischen dem flachen Oberteil 1 b der Haube 1 und der Unterseite der Tastenkappe 5 nicht eben. Das bedeutet, die Unterseite der Tastenkappe 5 ist mit einer Vertiefung 5 a versehen, während die Oberseite des flachen Oberteils 1 b mit einem Vorsprung 1 d versehen ist, der die Vertiefung 5 a in der Tastenkappe 5 ausfüllt. In diesem Fall ist es von Bedeutung, daß die Grenzfläche zwischen der Unterseite der Tastenkappe 5 und der Oberseite des flachen Oberteils 1 b höher liegt als das obere Ende des Zwischenstücks 1 c. Die Bedeutung einer solchen Forderung wird bei der später gegebenen Beschreibung des Verfahrens der Herstellung der Haube 1, verbunden mit einer Tastenkappe 5, klar werden.

Fig. 5 zeigt den Querschnitt einer herkömmlichen Gummihaube 1 zusammen mit einer vorgeformten Tastenkappe 5 während des Formens in einer Metallform 6, 7. Beim Formprozeß wird zuerst die Tastenkappe 5 in den Hohlraum 6 a der Matrize 6 der Metallform gelegt und danach unvulkanisiertes Gummimaterial in Form z. B. einer Platte zwischen die Matrize 6 und Patrize 7 der Metallform eingebracht, gefolgt vom Schließen der Metallform unter Druck (dargestellt durch die nach oben gerichteten Pfeile) und Aufheizen, so daß das Gummimaterial zu einer Gummihaube 1, bestehend aus flachem Unterteil 1 a, flachem Oberteil 1 b und Zwischenstück 1 c, geformt und vulkanisiert wird. In diesem Fall ist die Seite der Tastenkappe 5, die mit der Haube 1 an derem flachen Oberteil 1 b in Berührung ist, eben, so daß der Formdruck manchmal eine leichte Verschiebung der Tastenkappe 5 in horizontaler Richtung innerhalb des Hohlraums 6 a der Matrize 6 entsprechend der Freiheit des Fließens des Gummimaterials entlang der Oberfläche der Tastenkappe 5 bewirkt, was sich in einer möglicherweise geneigten Stellung zwischen der Tastenkappe 5 und dem flachen Oberteil 1 b der Haube 1 äußert.

Auf der anderen Seite zeigt Fig. 4 einen Querschnitt einer Gummihaube 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, ebenfalls während des Formens in einer Metallform 6, 7. In diesem Fall jedoch weist die vorgeformte Tastenkappe 5 eine Vertiefung 5 a auf und die Tastenkappe 5 wird in den Hohlraum 6 a der Matrize 6 in einer solchen Lage eingelegt, daß die Seite mit der Vertiefung 5 a nicht mit der Innenseite der Matrize 6 in Berührung kommt. Wenn unvulkanisiertes Gummimaterial zwischen die Matrize 6 und die Patrize 7 der Metallform gebracht wird und die Metallform unter Druck (dargestellt durch die nach oben gerichteten Pfeile) geschlossen wird, um das Gummimaterial zu formen, wird zuerst die Vertiefung 5 a der Tastenkappe 5 mit Gummi gefüllt, so daß ein Widerstand gegen die horizontale Verschiebung der Tastenkappe 5 innerhalb des Hohlraums 6 a der Matrize 6 in Folge der Druckkonzentration in dem Abschnitt, in dem sich der Vorsprung 1 d auf dem flachen Oberteil 1 b der Haube 1 nach Beendigung des Formvorgangs gebildet hat, entsteht.

Ein weiterer Unterschied zwischen Fig. 4 und 5 läßt sich bezüglich der relativen Abmessungen der vorgefertigten Tastenkappe 5 und des Hohlraums 6 a der Matrize 6 feststellen. In Fig. 5 der früheren Technik des Formens ist die Tiefe des Hohlraums 6 a kleiner als die Höhe der Tastenkappe 5, so daß unvulkanisierter fließfähiger Gummi in den nach unten weit geöffneten Spalt zwischen der Tastenkappe 5 und dem Hohlraum 6 a der Matrize 6 gedrückt werden kann, wie es durch die kleinen Pfeile in Fig. 5 dargestellt wird, da ein solcher Spalt oder solches Freimaß zwischen dem Hohlraum 6 a der Metallform und der vorgefertigten Tastenkappe 5 aus Gründen der unterschiedlichen Wärmeausdehnung während des Formens unabdingbar ist. Im Gegensatz dazu ist die Tiefe des Hohlraums 6 a in der Matrize 6 in Fig. 4 größer als die Höhe der Tastenkappe 5, so daß der Spalt zwischen ihnen nach unten zu nicht weit geöffnet ist und folglich das Gummimaterial nur wenig in den Spalt gedrückt wird. Der Unterschied zwischen der Tiefe des Hohlraums 6 a der Matrize 6 der Metallform und der Höhe der vorgefertigten Tastenkappe 5 muß nicht sehr groß sein, sollte aber 0,1 mm nicht unterschreiben.

Der Durchmesser und die Tiefe der Vertiefung 5 a, die auf einer Seite der vorgefertigten Tastenkappe 5 vorgesehen ist, sind nicht besonders bedeutsam, obwohl die Vertiefung 5 a groß genug sein sollte, um die oben beschriebenen Vorteile der Erfindung sicherzustellen, und sie sollten unter Betracht der verschiedenen Einflußgrößen wie Härte oder Festigkeit des Materials, aus dem die Tastenkappe 5 besteht, festgelegt werden. Es soll jedoch bemerkt werden, daß eine übermäßig große Vertiefung 5 a nicht wünschenswert ist, da ein solch großer Durchmesser der Vertiefung 5 a eine zu geringe Stärke der Außenwand, die die Vertiefung 5 a umgibt, zur Folge hat, so daß die Außenwand der Vertiefung 5 a im Verlauf des gemeinsamen Formprozesses mit der Gummihaube 1, wie in Fig. 2 im Querschnitt gezeigt, deformiert werden kann, besonders wenn die Härte oder Festigkeit des Materials relativ gering sind.

Ebenso sollte die Tiefe der Vertiefung 5 a nicht zu groß sein, da sonst die Dicke der oberen Wand einer vorgefertigten Tastenkappe 5, die eine so übermäßig tiefe Vertiefung 5 a aufweist, zu gering und diese damit verformbar wird, so daß die Bedienbarkeit für die Fingerspitze, die auf die Oberseite der Tastenkappe 5 drückt, beeinflußt werden kann. Dieser Punkt hängt natürlich von der Härte und anderen Eigenschaften des Matrials, aus dem die Tastenkappe 5 geformt ist, ab und sowohl Durchmesser als auch die Tiefe der Vertiefung 5 a können sehr groß sein, wie in Fig. 3 im Querschnitt durch die Längsachse gezeigt, wenn das Material, aus dem die Tastenkappe 5 besteht, eine genügend große Härte aufweist.

Claims (2)

1. Tastenkappe mit angespritzter Gummihaube für einen Drucktastenschalter, wobei die einteilige Gummihaube aus einem flachen Unterteil, das auf eine Leiterplatte, die mindestens ein Paar fester Kontakte an der Oberfläche aufweist, montiert werden kann, einem flachen Oberteil, das sich über dem flachen Unterteil erhebt und einen beweglichen Kontakt aus elektrisch leitfähigem Gummi, der den festen Kontakten auf der Leiterplatte gegenüberliegt, trägt, und einem kontaktöffnenden zurückfedernden Zwischenstück besteht, welches das flache Unterteil mit dem flachen Oberteil verbindet, indem es zusammen mit dem flachen Oberteil eine domartige Struktur bildet, und die Tastenkappe aus einem festeren Material als das einteilige Gummibauteil aus flachem Unterteil, flachem Oberteil und Zwischenstück gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastenkappe (5) an ihrer Unterseite eine Vertiefung (5 a) aufweist, in die ein Vorsprung (1 d) auf der Oberseite des flachen Oberteils (1 b) der Gummihaube (1) eingreift, und daß die Trennebene, in der die Oberseite des Vorsprungs (1 d) der Gummitastenoberseite (1 b) und die Unterseite der Vertiefung der Tastenkappe (5) adhäsiv miteinander verbunden sind, höher liegt als das obere Ende des rückfedernden Haubenzwischenstücks (1 c).

2. Verfahren zur Herstellung der Tastenkappe mit angespritzter Gummihaube für einen Drucktastenschalter nach Anspruch 1, wobei die vorgefertigte Tastenkappe, die aus einem Matrial höherer Festigkeit als Gummi besteht und die eine Vertiefung auf einer Seite aufweist, in den Hohlraum der Matrize einer Metallform so eingelegt wird, daß die Seite der Tastenkappe, welche die Vertiefung aufweist, keine Seite der Metallform berührt, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Hohlraumes (6 a) der Matrize (6) größer ist als die Höhe der eingelegten Tastenkappe (5); daß ein unvulkanisiertes Gummimaterial zwischen Matrize (6) und Patrize (7) der Metallform eingebracht wird; und daß nach dem Schließen der Metallform zum Formen und Vulkanisieren des Gummimaterials sich zuerst die Vertiefung (5 a) der Tastenkappe (5) mit Gummi füllt, einen Vorsprung (1 d) auf dem flachen Oberteil (1 b) bildet und durch die gleichzeitige Vulkanisierung verklebt, ohne im merklichen Umfang in den Zwischenraum zwischen dem Hohlraum (6 a) der Matrize (6) und der zu diesem Hohlraum (6 a) hinweisenden Oberfläche der Tastenkappe (5) einzudringen.