WO2014154539A1 - Tragbare elektronische benutzervorrichtung - Google Patents

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button
frame
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Thomas Kropf
Wolfgang Kaiser
Florian Schweiger
Rudolf Renner
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • H01H2231/00—Applications
    • H01H2231/032—Remote control

Definitions

  • the present invention relates to a portable electronic user device, particularly in the form of an electronic key for a vehicle.
  • the object of the present invention is to provide a portable electronic user device with minimized height, which ensures a safe triggering of a function.
  • the inherently rigid key for example, made of a hard plastic, in particular of a thermoplastic material.
  • the portable electronic user device comprises a resiliently deformable or elastic membrane comprising a first side with at least one bearing portion on which the at least one key is mounted via a plunger, and a separate to the at least one bearing portion operating portion for receiving and passing an operation the button to an electrical switching element.
  • the membrane may be formed of rubber.
  • the switching element can, for example, as a so-called. "Micro switch" (microswitch) or be a button executed.
  • the portable electronic user device has a dimensionally stable frame which carries the membrane on a second side opposite the first side, the frame (in the assembled state with the membrane) having at least one first opening in the region of the at least one bearing section the the the
  • Membrane (by means of the plunger) upon actuation of the at least one button is movable through and provides a force for resetting the button, depending on the size and / or the shape of the opening.
  • the membrane which is brought in the region of at least one bearing portion by means of the plunger by the at least one first breakthrough of its shape, provides a spring force which acts in the direction of the key and consequently on the button-actuating finger of a user , If, for example, the size of the aperture or the diameter of the aperture is small compared to the diameter of the plunger, only relatively little material of the membrane is moved through the first aperture when the key is actuated, whereby this little material is greatly deformed and quickly high spring force or restoring force is achieved. If, on the other hand, the bearing section is large in comparison with the plunger, relatively much membrane material is moved through the first opening in comparison to the first case just described, so that this material is only slightly deformed, and thus also the restoring force remains low.
  • the present invention thus makes it possible by the separation of the switching function in the region of the actuating portion and the reset function or
  • the respective plunger is formed by a projection on the first side of the membrane in the region of the at least one bearing section Also referred to as Kraftdome or power rams, as it is stored on at least one key, and he gives the restoring force of the membrane in the area of the bearing section to the button on.
  • the overall height of the force plunger in the direction of the key to be stored can specify the maximum actuating travel that the key can travel when actuated by a user until it abuts the dimensionally stable frame. It is also possible that a circuit board is arranged below a first opening within the frame, to which the force plunger or deformed by this bearing portion abuts a key press. In these two ways, a so-called “over force protection” (a protection against excessive forces in effect) can be realized.
  • the plunger is formed by a projection of the at least one button, which (in the assembled state of the at least one button and the membrane) mechanically interacts with the at least one bearing portion of the membrane. It is also conceivable to form a mechanical connection between the projection of the membrane and the projection of the at least one key, in which one of the projections on the portion facing the other projection has a receiving portion (a recess) in which the other Lead is receivable.
  • the frame in the region of the attachment portion of the membrane (in the assembled state of the frame with the membrane) on a second opening, through which the membrane is movable to pass a key operation to the electrical switching element.
  • the diameter of the second opening may be larger or much larger than the diameter of the at least one first opening, since this breakthrough serves only to pass on the keys actuating and less to set a Haptikkennline.
  • the membrane has on the first side a second projection in the region of the actuating portion for providing a mechanical operative connection with the at least one button and / or the at least one button on a second projection for providing a mechanical operative connection with the actuating portion of the membrane.
  • the diaphragm can establish a mechanical operative connection to the diaphragm at the beginning of a key operation or from a certain distance traveled in the direction of the diaphragm, and move the diaphragm in the direction of an electronic switching element located below the actuating portion, in order to move it at a certain point Trigger actuation path.
  • the at least one button on an actuating surface, wherein in the assembled state of the at least one button and the membrane, the operating portion of the membrane is located below the center of gravity of the actuating surface.
  • the operation portion is congruent with the center of gravity of the operation surface (in the assembled state of the at least one key and the diaphragm).
  • the membrane may have at least three bearing sections which span a surface below the actuating surface of the at least one key.
  • the bearing sections are formed at least as many bearing portions as correspond to the number of corners of the keys.
  • the area spanned by the bearing sections is as large as possible and corresponds to the actuating surface of the button mounted above it. It may be advantageous to provide the respective bearing sections in the corner regions of the button located above.
  • the membrane is attached to the frame by gluing, friction welding, by clips, by a laser welding method and / or an ultrasonic welding method.
  • a slipping of the membrane is prevented from the frame and improves the reliability of the triggering of the electrical switching element at a key press.
  • the diaphragm and the frame it is also possible to form the diaphragm and the frame as a two-component injection-molded element, in which the diaphragm is the soft component and the frame is the hard component of the two-component injection-molded element represent. In this way, a very precise and efficient bringing together of the two components is achieved, wherein further movement relative to the respective other component is prevented.
  • the electrical switching element is provided on a printed circuit board, which is arranged within the frame such that the electrical switching element is located below the second opening.
  • the frame can be used not only for the storage of the membrane, but also as a holding element of other components, in particular electronic components which are to be protected within the frame from environmental forces or other influences.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the keys of the keyboard of a portable electronic user device according to one embodiment of the invention; an exploded view of the essential components of a switch housing of the portable electronic user device according to an embodiment of the invention, on which the keys (see Figure 1) are mounted;
  • an electronic key for a vehicle usually has an electronic part, the from an energy storage, such as a battery or a rechargeable battery, is fed.
  • an electronic key for communication with a control device of the vehicle has a transmitting and / or receiving device for exchanging radio signals.
  • a code stored in an electronic memory of the key is sent to the vehicle in an unidirectional direction in the case of an active access system or is exchanged between the electronic key and the vehicle in a passive access system in a bidirectional alternating code procedure.
  • the control unit unlocks the locks in the vehicle, so that the vehicle user can open the doors.
  • This authentication process can either be started by pressing a key (in the context of an active access system) on the electronic key or is triggered by the vehicle on vehicles with a passive access system, provided that it detects the approach of a user or an electronic key via sensors.
  • the vehicle user carries either an electronic key with keyboard and possibly with integrated mechanical emergency key with him.
  • the sensitive electronics are housed in a relatively hard plastic case to be protected against moisture and mechanical influences.
  • an electronic key can thus on the one hand comprise the function of unlocking (also locking) the vehicle doors, but it can also be used as a remote control for controlling other vehicle functions such as controlling an alarm and turning on a heater etc.
  • To remotely control this function it includes one or more buttons that can be operated by a user to trigger the respective function.
  • a special challenge is to ensure a safe triggering of a function.
  • FIG. 1A A front view of the keys is shown in FIG. 1A, while a rear view of the keys is shown in FIG. 1B.
  • the keyboard according to the representation of FIG. 1A comprises three buttons TA1 1, TA21, TA31 with corresponding function pictograms P1 (corresponding to a door locking function), P2 (corresponding to a rear cover opening function) and P3 (corresponding to a door unlocking function) for a user to know which function is triggered when he presses a certain key.
  • P1 corresponding to a door locking function
  • P2 corresponding to a rear cover opening function
  • P3 corresponding to a door unlocking function
  • each of the keys TA1 1, TA21, TA31 has a respective upper key portion TO1, TO2, TO3 on which the icon is applied, and which provides the respective operation surface for operation by a user, and has a lower key portion TU1, TU2, TU3, which faces the housing interior in the assembled state of the electronic key and has corresponding force or switching domes for supporting or actuating an electrical switching element, as can be seen in FIG. 1B.
  • the respective upper and lower key sections are advantageously dimensionally stable and in particular designed as a two-component injection-molded element.
  • the keys are supported or supported by corresponding elastic or flexibly deformable membranes (such as the membrane M12 in FIGS.
  • the respective keys TA1 1, TA21, TA31 and their lower key sections TU1, TU2, TU3 have key-side protrusions or force domes (power rams). These force domes are arranged in the assembled state of the keys and the membranes below a respective actuating surface BTF1, BTF2 and BTF3 a respective button TA1 1, TA21 and TA31.
  • the force domes are arranged below or in the vicinity of the edge regions or in the case of square actuating surfaces in the region of the corners of the actuating surfaces of the keys, so that they span as large a surface as possible so that even with an off-center actuation of a button, a power transmission of the user's power takes place on all force domes and thus a predefined force curve or haptic characteristic can be achieved.
  • the respective force domes are arranged essentially in the corner sections of the respective membrane and, correspondingly, also below the corner sections of the actuating surfaces of the buttons TA1 1, TA21 and TA31 located above it.
  • the force domes are not positioned over an electrical switching element or not in a switching axis.
  • the first key TA1 1 has the force domes K1 1, K12, K13 and K14
  • the second key TA21 has the force domes K21, K22, K23, K24
  • the third key TA31 has the force domes K31, K32, K33 and K34.
  • the respective keys further have a projection which serves as a switch plunger, that is, a key operation, more precisely, a movement of the key in the direction of the plunger to an underlying electrical switching element passes.
  • the respective switching plungers S1, S2, S3 are arranged in the centroid of the surface defined by the force dome. In particular, such a centroid is also congruent to
  • the switch plunger S1 should coincide with the centroid SWP1 of the area spanned by the force cathodes K1 1, K12, K13 and K14.
  • FIGS. 2A and 2B in which, on the basis of an exploded view of the components of a switch housing as further components of the keyboard of the electronic key (for better illustration only for one key of the keyboard), namely a membrane and a correspondingly formed frame and a combination of these components, the principle of the invention is to be explained.
  • a membrane M12 can be seen on the left side of the figure, which can be assembled with a frame RA2 to realize a keyboard of the electronic key.
  • the two elements can be designed, in particular, as a two-component injection-molded element, in which the membrane represents the soft component and the frame represents the hard component of the two-component injection-molded element.
  • the membrane M12 has four force domes K1, K2, K3 and K4 on a first side MS1, on which a key element (shown in FIGS. 1) can be supported.
  • the respective force domes are located in sections LA1, LA2, LA3 and LA4 of the diaphragm M12, which are also referred to as bearing sections.
  • an operating portion BTA can be seen, below which there is an electrical switching element in the assembled state of the key. It should be noted that only below the operating portion BTA, but not under the bearing portions is an electrical switching element.
  • Switching dome can be formed, which cooperates with one of the key-side switching plunger S1, S2 and S3. Looking now at the frame RA2, it can be seen that in a composite state of the frame RA2 with the membrane M12 are below the respective bearing portions first openings D1, D2, D3 and D4 and that there is a second opening D5 below the actuating portion BTA ,
  • the assembled state of the two components can be seen on the right side in the figure, wherein in the assembled state, the first side MS1 of the diaphragm M12 faces away from the frame RA2, away from the jumps or force domes K1, K2, K3 and K4 project.
  • FIG. 2B the assembled state of the diaphragm M12 and of the frame RA2 can now be seen from the back, it being apparent here that the respective bearing sections LA1, LA2, LA3 and LA4 are adjacent to the first openings D1, D2, D3 and D4 of the frame RA2 and the operating portion BTA is adjacent to the second opening D5.
  • the membrane M12 is supported by the frame RA2 on a second side MS2 of the membrane M12 opposite the first side MS1.
  • an actuation projection BTV (or lower diaphragm-side switch plunger) can be seen, which is movable in the direction of an underlying switching element on actuation of the overlying key trigger the switching element, as it will be even better seen in Figure 4.
  • FIGS. 3A and 3B in which the setting of the restoring force on the respective bearing section can be carried out with a membrane or the first openings of a frame below it.
  • FIG. 3A shows a general frame RAO with a general first aperture D10 having a first diameter DM1.
  • a general membrane MEO carried by frame RAO.
  • the membrane MEO has a general bearing portion LAO, which is located above the opening D10.
  • the membrane MEO has a projection, which is generally referred to as a ram ST.
  • a TAO key is mounted, which is arranged in the figure above the plunger.
  • the plunger When a user now actuates the button located above the plunger with a force F01, the plunger, as shown in FIG. 3A, is moved in the direction of the force F01, i. in the figure in the downward direction, pressed by a movement of the plunger ST down and the bearing portion LAO of the membrane MEO is moved through the opening D10.
  • the membrane forms in the region of the bearing portion LAO, which is generated by this elastic deformation of the resiliently deformable membrane a restoring force F1, which counteracts the actuating force F01 TAO button. Since a relatively small area of the bearing section LAO is deformed in comparison with FIG. 3B during the movement of the plunger ST downwards, or the deformation has to be accomplished by a small amount of material of the diaphragm, a relative movement occurs even with a small movement of the plunger or deformation great drag F1.
  • FIG. 3B substantially similar to FIG. 3A
  • a breakthrough D20 having a second diameter DM2 twice as large as the first diameter DM1 of the diameter D10 is shown. If, similar to the case of FIG. 3A described above, a force F02 is exerted by a user in a downward direction in the figure by a user, then the plunger ST is again moved downwards in the figure and takes one in comparison to Figure 3A larger material portion of the membrane MEO corresponding to a larger bearing portion LA20 in the downward movement. In other words, takes place within this bearing portion compared to the present material only a small deformation, so that the restoring force F2 at a same path or amount of movement of the plunger ST down is less than in the figure 3A.
  • Usual forces for pressing a button around an underneath Trigger switching element are in the range of 5 to 30 N, preferably in the range of 6 to 15 N.
  • FIG. 4 a schematic cross-sectional view of an electronic key can be seen, in which a control panel or a keyboard is provided, which consists of the buttons of Figures 1 and the switch housing (consisting of membrane and frame) of the figures 2 are set together.
  • the electronic key FZS has a housing GH, which comprises two housing sections GH1 and GH2. Within the housing is located next to a mechanical emergency key NS, the switch housing consisting of the frame RA2, on which the membrane M12 is worn or applied. Above the membrane M12, the button TA21 is provided by way of example, which is held by the membrane M12 (compare also the special illustration to FIG.
  • a printed circuit board LP on which an electrical switching element SE in the form of a microswitch is mounted.
  • This microswitch SE can be actuated by an actuation projection BTV, which is located on the lower side MS2 of the diaphragm M12 in the region of the actuation section.
  • a battery BAT which is intended to supply the electronic part FZS.
  • a transmitting and / or receiving device SEE is provided, which can emit a code stored in an electronic memory SP code to a vehicle-mounted control unit after triggering of the switching element SE. If the key TA21 is pressed downward in the direction of force by a user with the force F4, then a key projection or switch plunger S2 will also move downward in the direction of the arrow and the actuating projection BTV will move downward
  • the diaphragm M12 bearing portions LAX As can be seen in Figure 5, which shows a more detailed representation of the area A in Figure 4.
  • the membrane M12 (in the detail shown) has a bearing section LAX which has a membrane-side projection or projection
  • Force dome K1 on the first side MS1 has the membrane.
  • the key TA21 which is in the region of the membrane-side projection K1 a corresponding key-side projection K24, wherein the two projections facing each other (and whose central axes also coincide).
  • the diameter of the key-side projection K24 is larger than that of the diaphragm-side projection K1.
  • a recess AVT1 is formed such that the tip or the upper portion of the diaphragm-side projection K1 can be received in this recess AVT1. In this way, a mechanical connection WMT is formed between the two projections.
  • the separation of force and switching function is a great freedom of design in the interpretation of the key sequence, always a reliable triggering of an electrical switching element is ensured when pressing the key.
  • a targeted adjustment of the haptic characteristic is possible in that the first openings of the frame in the region of the bearing portions of the membrane in terms of size and shape manufacturing technology are freely selectable.
  • the generation of a restoring force takes place through the membrane by defined tensile and compressive load in the region of the bearing sections with the lowest frictional effect on the button.
  • the force domes can be dimensioned for the purpose of protecting against too high a force, since, depending on the length of a force dome, the membrane abuts a printed circuit board under the frame more or less quickly when moving through an opening underneath the frame.
  • Force / displacement calculations or simulations allow the position of the force dome to be determined largely freely, so that advantageously a great freedom of design in the design of the circuit board and corresponding to other mechanical elements of a portable user device, such as an electronic key be, even with respect to the entire housing results.
  • a large-area support or storage of keys with a large actuating surface is possible without having a negative impact on a force / displacement characteristic.

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Abstract

Offenbart ist eine tragbare elektronische Benutzervorrichtung, insbesondere in der Form eines elektronischen Schlüssels (FZS), mit folgenden Merkmalen. Sie hat eine in sich formsteife Taste (TA21) zum Betätigen durch einen Benutzer. Ferner hat sie eine nachgiebig verformbare Membran (M12) umfassend eine erste Seite mit zumindest einem Lagerabschnitt (LAX), auf dem die zumindest eine Taste über den Stößel gelagert ist, sowie einem von dem zumindest einen Lagerabschnitt separaten Betätigungsabschnitt zur Aufnahme und Weitergabe einer Betätigung der Taste an ein elektrisches Schaltelement (SE). Außerdem ist ein formsteifer Rahmen (RA2) vorgesehen, der die Membran auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite trägt, wobei der Rahmen im zusammengesetzten Zustand mit der Membran im Bereich des zumindest einen Lagerabschnitts zumindest einen ersten Durchbruch (DX) aufweist, durch den die Membran mittels des Stößels beim Betätigen der zumindest einen Taste bewegbar ist und in Abhängigkeit der Größe und/oder Form des Durchbruchs eine Kraft zum Zurückstellen der Taste bereitstellt. Durch die Trennung der Erzeugung der Rückstellkraft an den durch die ersten Durchbrüche bewegbaren Lagerabschnitte und der Schaltfunktion im Bereich des Betätigungsabschnitts ist eine große Freiheit beim Design der tragbaren elektronischen Benutzervorrichtung gegeben, wobei ein zuverlässiges Auslösen des Schaltelements stets gegeben ist.

Description

Beschreibung
Tragbare elektronische Benutzervorrichtung Die vorliegende Erfindung betrifft eine tragbare elektronische Benutzervorrichtung, insbesondere in der Form eines elektronischen Schlüssels für ein Fahrzeug.
Es besteht heutzutage der Bedarf nach tragbaren elektronischen Benutzervorrichtungen, wie beispielsweise elektronischen Schlüsseln bzw. Funkschlüsseln für Fahrzeuge, die nach Kundenwunsch beliebige Designvarianten mit beliebigen Tastenformen ermöglichen sollen. Des Weiteren geht das Bestreben immer mehr dahin, die tragbaren elektronischen Benutzervorrichtungen in ihren Abmessungen, insbesondere in der Bauhöhe, zu verkleinern, um den Tragekomfort zu verbessern. Problematisch dabei ist, dass aufgrund der Designvielfalt insbesondere der durch einen Benutzer zu betätigenden Tasten, sichergestellt werden muss, dass bei einer Betätigung dieser Tasten auch ein entsprechendes Schaltelement ausgelöst wird, um eine entsprechende Funktion, wie das Aussenden eines
Türentriegelungssignals für ein Fahrzeug, auszuführen. Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine tragbare elektronische Benutzervorrichtung bei minimierter Bauhöhe bereitzustellen, die ein sicheres Auslösen einer Funktion gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Dabei umfasst eine tragbare elektronische Benutzervorrichtung, insbesondere in der Ausführung eines elektronischen Schlüssels für ein Fahrzeug folgende Merkmale. Sie hat zumindest eine in sich formsteife Taste zum Betätigen durch einen Benutzer. Dabei kann die in sich formsteife Taste beispielsweise aus einem harten Kunststoff, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen. Des Weiteren umfasst die tragbare elektronische Benutzervorrichtung eine nachgiebig verformbare bzw. elastische Membran umfassend eine erste Seite mit zumindest einem Lagerabschnitt, auf dem die zumindest eine Taste über einen Stößel gelagert ist, sowie einen zu dem zumindest einen Lagerabschnitt separaten Betätigungsabschnitt zur Aufnahme und Weitergabe einer Betätigung der Taste an ein elektrisches Schaltelement. Die Membran kann dabei aus Gummi ausgebildet sein. Das Schaltelement kann beispielsweise als ein sog.„Micro switch" (Mikroschalter) oder ein Taster ausgeführt sein. Des Weiteren hat die tragbare elektronische Benutzervorrichtung einen in sich formsteifen Rahmen, der die Membran auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite trägt, wobei der Rahmen (im zusammengesetzten Zustand mit der Membran) im Bereich des zumindest einen Lagerabschnitts zumindest einen ersten Durchbruch aufweist, durch den die
Membran (mittels des Stößels) beim Betätigen der zumindest einen Taste hindurch bewegbar ist und in Abhängigkeit der Größe und/oder der Form des Durchbruchs eine Kraft zum Zurückstellen der Taste bereitstellt. Anders ausgedrückt, stellt die Membran, die im Bereich des zumindest einen Lagerabschnitts mittels des Stößels durch den zumindest einen ersten Durchbruch aus ihrer Form gebracht wird, eine Federkraft bereit, die in der Richtung der Taste und folglich auf den die Taste betätigenden Finger eines Benutzers wirkt. Ist beispielsweise die Größe des Durchbruchs bzw. der Durchmesser des Durchbruchs im Vergleich zum Stößeldurchmesser klein ausgebildet, so wird beim Betätigen der Taste nur relativ wenig Ma- terial der Membran durch den ersten Durchbruch bewegt, wobei dadurch dieses wenige Material stark verformt wird und schnell eine hohe Federkraft bzw. Rückstellkraft erreicht wird. Ist hingegen der Lagerabschnitt groß im Vergleich zum Stößel, so wird im Vergleich zum gerade beschriebenen ersten Fall relativ viel Membranmaterial durch den ersten Durchbruch bewegt, so dass dieses Material nur wenig verformt wird, und somit auch die Rückstellkraft gering bleibt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit durch die Separierung der Schaltfunktion im Bereich des Betätigungsabschnitts und der Rückstellfunktion bzw.
Kraft-A/Veg-Funktion im Bereich des zumindest einen Lagerabschnitts eine große designerische Freiheit beim Vorsehen der Lagerabschnitte, so dass durch eine optimierte Lagerung der zumindest einen Taste auf dem oder den Lagerabschnitten ein zuverlässiges Weitergeben einer Tastenbetätigung an das elektrische Schaltelement gewährleistet wird. Insbesondere können durch die Größe und/oder Form der unter den Lagerabschnitten vorgesehenen ersten Durchbrüche die
Haptikeigenschaften bei der Tastenbetätigung, insbesondere eine Haptikkennlinie nach Kundenwunsch eingestellt werden. Außerdem kann durch die Separierung bzw.„Nebeneinanderanordnung" der Rückstell- und Schaltelemente eine geringe Bauraumhöhe erreicht werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der jeweilige Stößel durch einen Vorsprung auf der ersten Seite der Membran im Bereich des zumindest einen Lagerabschnitts gebildet. Ein derartiger Vorsprung kann auch als Kraftdome bzw. Kraftstößel bezeichnet werden, da auf ihm die zumindest eine Taste gelagert wird, und er die Rückstellkraft der Membran im Bereich des Lagerabschnitts an die Taste weiter gibt. Dabei kann die Bauhöhe des Kraftstößels in Richtung der zu lagernden Taste den maximalen Betätigungsweg vorgeben, den die Taste beim Betätigen durch einen Benutzer zurücklegen kann, bis sie an dem formsteifen Rahmen an- stößt. Es ist auch möglich, dass unterhalb eines ersten Durchbruchs innerhalb des Rahmens eine Leiterplatte angeordnet ist, an die der Kraftstößel bzw. der von diesem verformte Lagerabschnitt bei einer Tastenbetätigung anstößt. Auf diese beiden genannten Weisen kann eine sog.„over force protection" (ein Schutz vor zu hoher Kräfte in Wirkung) realisiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Stößel durch einen Vorsprung der zumindest einen Taste gebildet, der (im zusammengesetzten Zustand der zumindest einen Taste und der Membran) mit dem zumindest einen Lagerabschnitt der Membran mechanisch zusammenwirkt. Es ist ferner auch denkbar, eine mechani- sehe Verbindung zwischen dem Vorsprung der Membran und dem Vorsprung der zumindest einen Taste zu bilden, bei der eine der Vorsprünge an dem den anderen Vorsprung zugewandten Abschnitt einen Aufnahmeabschnitt (eine Ausnehmung) aufweist, in dem der andere Vorsprung aufnehmbar ist. Durch das Vorsehen der Aufnahme in einem der Vorsprünge ist gewährleistet, dass die beiden Vorsprünge nicht ihre Position zueinander verlieren, insbesondere bei einer außermittigen Betätigung der Taste durch einen Benutzer.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Rahmen im Bereich des Befestigungsabschnitts der Membran (im zusammengesetzten Zustand des Rahmens mit der Membran) einen zweiten Durchbruch auf, durch den die Membran bewegbar ist, um eine Tastenbetätigung an das elektrische Schaltelement weiterzugeben. Dabei kann der Durchmesser des zweiten Durchbruchs größer oder sehr viel größer als der Durchmesser des zumindest einen ersten Durchbruchs sein, da dieser Durchbruch lediglich zur Weitergabe der Tasten betätig ung dient und weniger zum Einstellen einer Haptikkennlinie. Durch das Vorsehen eines Rahmens und einer damit verbundenen Membran, die über Durchbrüche auf Komponenten innerhalb des Rahmens wirken kann, kann innerhalb des Rahmens ein nach außen abgedichteter Raum geschaffen werden, in dem die in dem Raum befindlichen Komponenten, wie elektronische Komponenten, Leiterplatte, usw. vor Umweltein- flüssen sicher untergebracht sind. Die Membran dient somit als Dichtungselement.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Membran auf der ersten Seite einen zweiten Vorsprung im Bereich des Betätigungsabschnitts zum Bereitstellen einer mechanischen Wirkverbindung mit der zumindest einen Taste auf und/oder weist die zumindest eine Taste einen zweiten Vorsprung zum Bereitstellen einer mechanischen Wirkverbindung mit dem Betätigungsabschnitt der Membran auf. Durch diesen jeweiligen zweiten Vorsprung kann die Membran zu Beginn einer Tasten- betätigung oder ab einem bestimmten zurückgelegten Weg in Richtung der Membran eine mechanische Wirkverbindung zur Membran herstellen, und die Membran in Richtung eines unterhalb des Betätigungsabschnitts befindlichen elektronischen Schaltelements bewegen, um dieses bei einem bestimmten Betätigungsweg auszulösen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die zumindest eine Taste eine Betätigungsfläche auf, wobei im zusammengesetzten Zustand der zumindest einen Taste und der Membran sich der Betätigungsabschnitt der Membran unterhalb des Schwerpunkts der Betätigungsfläche befindet. Anders ausgedrückt ist der Betäti- gungsabschnitt kongruent zum Schwerpunkt der Betätigungsfläche (im zusammengesetzten Zustand der zumindest einen Taste und der Membran) ausgebildet. Auf diese Weise wird weiter das sichere Auslösen des elektronischen Schaltelements bei Betätigen der entsprechenden Taste verbessert. Für eine optimale Lagerung der Taste und ein noch weiter verbessertes zuverlässiges Auslösen des Schaltelements kann die Membran zumindest drei Lagerabschnitte aufweisen, die eine Fläche unterhalb der Betätigungsfläche der zumindest einen Taste aufspannen. Bei im wesentlichen mehreckigen Tasten wird das Ausbilden von zumindest so vielen Lagerabschnitten bevorzugt, die der Anzahl der Ecken der Tasten entsprechen. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die durch die Lagerabschnitte aufgespannte Fläche möglichst groß ist und der Betätigungsfläche der darüber gelagerten Taste entspricht. Dabei kann es vorteilhaft sein, die jeweiligen Lagerabschnitte in den Eckbereichen der darüber befindlichen Taste vorzusehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Membran auf den Rahmen durch Kleben, Reibschweißen, durch Klipse, durch ein Laserschweißverfahren und/oder ein Ultraschweißverfahren befestigt. Auf diese Weise wird ein Verrutschen der Membran gegenüber dem Rahmen verhindert und die Zuverlässigkeit des Auslö- sens des elektrischen Schaltelements bei einer Tastenbetätigung verbessert. Es ist jedoch auch möglich, die Membran und den Rahmen als ein Zwei-Komponenten- Spritzgusselement auszubilden, bei dem die Membran die Weichkomponente und der Rahmen die Hartkomponente des Zwei-Komponenten-Spritzgusselements darstellen. Auf diese Weise wird ein sehr präzises und effizientes Zusammenbringen der beiden Komponenten erreicht, wobei ferner eine Bewegung gegenüber der jeweiligen anderen Komponente verhindert ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das elektrische Schaltelement auf einer Leiterplatte vorgesehen, die innerhalb des Rahmens derart angeordnet ist, dass sich das elektrische Schaltelement unterhalb des zweiten Durchbruchs befindet. Wie oben bereits erwähnt, kann der Rahmen nicht nur zur Lagerung der Membran verwendet werden, sondern auch als Halteelement weiterer Bauteile, insbesondere elektronischer Bauteile die innerhalb des Rahmens vor umweltbedingten Kräften bzw. sonstigen Einflüssen zu schützen sind.
Im Folgenden sollen nun beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen: eine schematische Darstellung der Tasten bzw. Tastenkappen der Tastatur einer tragbaren elektronischen Benutzervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; eine Explosionsdarstellung der wesentlichen Komponenten eines Schaltergehäuses der tragbaren elektronischen Benutzervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, auf dem die Tasten (vgl. Figur 1 ) gelagert sind;
Darstellungen zur Erläuterung des Funktionsprinzips zum Einstellen der Rückstellkraft einer Taste bei deren Betätigung; eine Querschnittansicht einer tragbaren elektronischen Benutzervorrichtung in Form eines elektronischen Schlüssels gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung; eine Detaildarstellung des in Figur 4 mit dem Buchstaben A gekennzeichneten Abschnitts.
Im Folgenden soll nun eine tragbare elektronische Benutzervorrichtung am Beispiel eines elektronischen Schlüssels für Fahrzeuge erläutert werden. Dabei weist ein elektronischer Schlüssel für ein Fahrzeug in der Regel einen Elektronikteil auf, der von einem Energiespeicher, wie einer Batterie oder einem Akku, gespeist wird. Zusätzlich weist ein solcher elektronischer Schlüssel zur Kommunikation mit einem Steuergerät des Fahrzeugs eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung zum Austauschen von Funksignalen auf. Damit wird ein in einem elektronischen Speicher des Schlüssels gespeicherter Code bei einem aktiven Zugangssystem in unidirek- tionaler Richtung zum Fahrzeug gesendet oder im Rahmen eines passiven Zugangssystems in einem bidirektionalen Wechselcode-Verfahrens zwischen dem elektronischen Schlüssel und dem Fahrzeug ausgetauscht. Jeweils nach erfolgter positiver Authentifizierung entriegelt das Steuergerät im Fahrzeug die Schlösser, so dass der Fahrzeugbenutzer die Türen öffnen kann. Dieser Authentifizierungsvor- gang kann entweder per Tastendruck (im Rahmen eines aktiven Zugangssystems) am elektronischen Schlüssel gestartet werden oder wird bei Fahrzeugen mit einem passiven Zugangssystem vom Fahrzeug ausgelöst, sofern dieses die Annäherung eines Benutzers oder eines elektronischen Schlüssels über Sensoren detektiert. Dazu trägt der Fahrzeugnutzer entweder einen elektronischen Schlüssel mit Tastatur und ggf. mit integriertem mechanischem Notschlüssel bei sich. Die empfindliche Elektronik ist in einem relativ harten Kunststoffgehäuse untergebracht, um gegen Feuchtigkeit und mechanischen Einflüssen geschützt sein. Wie bereits erwähnt kann ein elektronischer Schlüssel somit einerseits die Funktion zum Entriegeln (auch Verriegeln) der Fahrzeugtüren umfassen, er kann jedoch auch als Fernbedienung zum Steuern anderer Fahrzeugfunktionen wie zum Steuern einer Alarmanlage und zum Einschalten einer Standheizung usw. verwendet werden. Zum Fernsteuern dieser Funktion umfasst er eine oder mehrere Tasten, die von einem Benutzer betätigt werden können, um die jeweilige Funktion auszulösen. Eine besondere Herausforderung ist dabei ein sicheres Auslösen einer Funktion zu gewährleisten.
Zu diesem Zweck soll nun eine Ausführungsform eines elektronischen Schlüssels gemäß der Erfindung erläutert werden, mit der ein sicheres Auslösen einer Funktion bei einer Tastenbetätigung des elektronischen Schlüssels ermöglicht wird.
Es sei zunächst auf die Figuren 1 verwiesen, in denen eine schematische Ansicht der Tasten einer Tastatur bzw. eines Bedienfelds des elektronischen Schlüssels gezeigt ist. Dabei ist in Figur 1 A eine Vorderansicht der Tasten dargestellt, während in Figur 1 B eine Rückansicht der Tasten gezeigt ist. Die Tastatur gemäß der Darstellung von Figur 1 A umfasst dabei drei Tasten TA1 1 , TA21 , TA31 mit entsprechenden Funktions-Piktogrammen P1 (entsprechend einer Türverriegelungsfunktion), P2 (entsprechend einer Heckdeckelöffnungsfunktion) und P3 (entsprechend einer Türentriegelungsfunktion), damit ein Benutzer weiß, welche Funktion ausgelöst wird, wenn er auf eine bestimmte Taste drückt. Genauer gesagt, weist jede der Tasten TA1 1 , TA21 , TA31 einen jeweiligen oberen Tastenabschnitt TO1 , TO2, TO3 auf, auf dem das Piktogramm aufgebracht ist und der die jeweilige Betätigungsfläche für eine Betätigung durch einen Benutzer bereitstellt, und weist einen unteren Tastenabschnitt TU1 , TU2, TU3 auf, der im zusammen- gesetzten Zustand des elektronischen Schlüssels dem Gehäuseinneren zugewandt ist und entsprechende Kraft- bzw. Schaltdome zur Lagerung bzw. Betätigung eines elektrischen Schaltelements aufweist, wie es in Figur 1 B zu sehen ist. Die jeweiligen oberen und unteren Tastenabschnitte sind vorteilhafterweise in sich formsteif und insbesondere als ein Zwei-Komponenten-Spritzguss-Element ausgebildet.
Wie es später noch beispielsweise bzgl. der Figuren 2 näher erläutert werden wird, werden die Tasten durch entsprechende elastische bzw. nachgiebig verformbare Membranen (wie die Membran M12 in den Figuren 2) gelagert bzw. getragen. Zu diesem Zweck weisen die jeweiligen Tasten TA1 1 , TA21 , TA31 bzw. deren untere Tastenabschnitte TU1 , TU2, TU3 tastenseitige Vorsprünge oder Kraftdome (Kraftstößel) auf. Diese Kraftdome sind dabei im zusammengesetzten Zustand der Tasten und der Membranen unterhalb einer jeweiligen Betätigungsfläche BTF1 , BTF2 und BTF3 einer jeweiligen Taste TA1 1 , TA21 und TA31 angeordnet. Insbesondere sind die Kraftdome unterhalb bzw. in der Nähe der Randbereiche oder bei eckigen Betätigungsflächen im Bereich der Ecken der Betätigungsflächen der Tasten angeordnet, damit sie eine möglichst große Fläche aufspannen, so dass auch bei einer außermittigen Betätigung einer Taste eine Kraftübertragung der Kraft des Benutzers möglichst auf alle Kraftdome erfolgt und somit eine vordefinierte Kraftkennlinie bzw. Haptikkennlinie erreicht werden kann. Wie es in Figur 1 B zu sehen ist, sind die jeweiligen Kraftdome im Wesentlichen in den Eckabschnitten der jeweiligen Membran und entsprechend auch unterhalb den Eckabschnitten der darüber befindlichen Betätigungsflächen der Tasten TA1 1 , TA21 und TA31 angeordnet. Die Kraftdome sind dabei nicht über einem elektrischen Schaltelement bzw. nicht in einer Schaltachse positioniert.
Die erste Taste TA1 1 weist dabei die Kraftdome K1 1 , K12, K13 und K14 auf, die zweite Taste TA21 weist die Kraftdome K21 , K22, K23, K24 auf. Die dritte Taste TA31 weist die Kraftdome K31 , K32, K33 und K34 auf. Neben den als Vorsprünge ausgebildeten Kraftdomen weisen die jeweiligen Tasten ferner einen Vorsprung auf, der als Schaltstößel dient, d.h. der eine Tastenbetätigung, genauer gesagt eine Bewegung der Taste in Richtung des Stößels an ein darunter befindliches elektrisches Schaltelement weitergibt. Für ein zuverlässiges Auslösen eines jeweiligen elektrischen Schaltelements sind die jeweiligen Schaltstößel S1 , S2, S3 im Flächenschwerpunkt der durch die Kraftdome aufgespannten Fläche angeordnet. Insbesondere ist ein derartiger Flächenschwerpunkt auch kongruent zum
Schwerpunkt der Betätigungsfläche, der auf der entgegengesetzten Seite einer jeweiligen Taste angeordnet ist. Beispielhaft dafür soll der Schaltstößel S1 mit dem Flächenschwerpunkt SWP1 der durch die Kraftdome K1 1 , K12, K13 und K14 aufgespannten Fläche zusammenfallen.
Es sei nun auf die Figuren 2A und 2B verwiesen, in denen anhand einer Explosionsdarstellung der Komponenten eines Schaltergehäuses als weitere Komponen- ten der Tastatur des elektronischen Schlüssels (zur besseren Darstellung lediglich für eine Taste der Tastatur), nämlich einer Membran und eines entsprechend ausgebildeten Rahmens sowie einer Zusammenführung dieser Komponenten das erfindungsgemäße Prinzip erläutert werden soll. Betrachtet man zunächst Figur 2A, so ist hier auf der linken Seite der Figur eine Membran M12 zu sehen, die zur Re- alisierung einer Tastatur des elektronischen Schlüssels mit einem Rahmen RA2 zusammensetzbar ist. Dabei können die beiden Elemente insbesondere als ein Zwei-Komponenten-Spritzguss-Element ausgebildet sein, bei dem die Membran die Weichkomponente und der Rahmen die Hartkomponente des Zwei- Komponenten-Spritzguss-Elements darstellen. Die Membran M12 hat auf einer ersten Seite MS1 vier Kraftdome K1 , K2, K3 und K4, auf denen ein (in den Figuren 1 dargestelltes) Tastenelement gelagert bzw. getragen werden kann. Die jeweiligen Kraftdome befinden sich in Abschnitten LA1 , LA2, LA3 und LA4 der Membran M12, die auch als Lagerabschnitte bezeichnet werden. In der Mitte der Membran ist ein Betätigungsabschnitt BTA zu sehen, unterhalb dem sich im zusammengesetzten Zustand des Schlüssels ein elektrisches Schaltelement befindet. Es sei bemerkt, dass sich lediglich unterhalb des Betätigungsabschnitts BTA, nicht jedoch unter den Lagerabschnitten ein elektrisches Schaltelement befindet. Es sei ferner bemerkt, dass (obwohl es in Figur 2A nicht gezeigt ist) auf der ersten Seite MS1 im Bereich des Betätigungsabschnitts BTA gemäß einer möglichen Ausgestaltung ebenso eine Erhöhung bzw. ein Vorsprung als membranseitiger oberer Schaltstößel oder
Schaltdom ausgebildet sein kann, der mit einem der tastenseitigen Schaltstößel S1 , S2 bzw. S3 zusammenwirkt. Betrachtet man nun den Rahmen RA2, so erkennt man, dass bei einem zusammengesetzten Zustand des Rahmens RA2 mit der Membran M12 sich unterhalb der jeweiligen Lagerabschnitte erste Durchbrüche D1 , D2, D3 und D4 befinden und dass sich unterhalb des Betätigungsabschnitts BTA ein zweiter Durchbruch D5 befindet.
Der zusammengesetzte Zustand der beiden Komponenten ist auf der rechten Seite in der Figur zu sehen, wobei im zusammengesetzten Zustand die erste Seite MS1 der Membran M12 von dem Rahmen RA2 abgewandt ist, von der weg die Vor- Sprünge bzw. Kraftdome K1 , K2, K3 und K4 vorstehen.
In Figur 2B ist nun der zusammengesetzte Zustand der Membran M12 und des Rahmens RA2 von der Rückseite her zu sehen, wobei hier zu erkennen ist, dass die jeweiligen Lagerabschnitte LA1 , LA2, LA3 und LA4 benachbart zu den ersten Durchbrüchen D1 , D2, D3 und D4 des Rahmens RA2 liegen und der Betätigungsabschnitt BTA benachbart zu dem zweiten Durchbruch D5 liegt. Die Membran M12 wird von dem Rahmen RA2 auf einer zur ersten Seite MS1 entgegengesetzten zweiten Seite MS2 der Membran M12 getragen. In der Mitte der Rückseite des Betätigungsabschnitts BTA (d.h. auf der zweiten Seite MS2 der Membran M12) ist ein Betätigungsvorsprung BTV (oder unterer membranseitiger Schaltstößel) zu erkennen, der bei einer Betätigung der darüber liegenden Taste in Richtung eines darunter befindlichen Schaltelements bewegbar ist, um das Schaltelement auszulösen, wie es ferner noch besser in Figur 4 zu erkennen sein wird. Die Position der Mittelachse des Betätigungsvorsprungs BTV und der Mittelachse eines darunter befindlichen Schaltelements, wie eines Mikroschalters fallen vorzugsweise zusammen.
Es sei nun auf die Figuren 3A und 3B verwiesen, in denen die Einstellung der Rückstellkraft an dem jeweiligen Lagerabschnitt mit einer Membran bzw. den da- runter befindlichen ersten Durchbrüchen eines Rahmens durchgeführt werden kann.
Zunächst sei bemerkt, dass in den beiden Ausführungsformen der Erfindung einerseits zur vereinfachten Darstellung sowie zwecks einer guten Berechnung und Simulation von Rückstellkräften kreiszylinderförmige Kraftdome und entsprechend kreisförmige erste Durchbrüche verwendet werden. So ist in Figur 3A ein allgemeiner Rahmen RAO mit einem allgemeinen ersten Durchbruch D10 gezeigt, welcher einen ersten Durchmesser DM1 aufweist. Darüber befindet sich eine allgemeine Membran MEO, die von dem Rahmen RAO getragen wird. Die Membran MEO weist einen allgemeinen Lagerabschnitt LAO auf, der sich über oberhalb des Durchbruchs D10 befindet. Im Bereich des Lagerabschnitts weist die Membran MEO einen Vorsprung auf, der allgemein als Stößel ST bezeichnet wird. Durch den Stößel ST wird eine Taste TAO gelagert, die in der Figur oberhalb des Stößels angeordnet ist.
Betätigt ein Benutzer nun die oberhalb des Stößels angeordnete Taste mit einer Kraft F01 , so wird der Stößel wie es in der Figur 3A gezeigt ist, in Richtung der Kraft F01 , d.h. in der Figur in Richtung nach unten, gedrückt, wobei durch eine Bewegung des Stößels ST nach unten auch der Lagerabschnitt LAO der Membran MEO durch den Durchbruch D10 bewegt wird. Dabei formt sich die Membran im Bereich des Lagerabschnitts LAO, wobei durch diese elastische Verformung der nachgiebig verformbaren Membran eine Rückstell kraft F1 erzeugt wird, die der Betätigungskraft F01 der TAO Taste entgegenwirkt. Da im Vergleich zur Figur 3B bei der Bewegung des Stößels ST nach unten ein relativ kleiner Bereich des Lagerabschnitts LAO verformt wird, bzw. die Verformung durch wenig Material der Membran bewerkstelligt werden muss, entsteht bereits bei einer geringen Bewegung des Stößels bzw. Verformung eine relativ große Gegenkraft F1 .
Hingegen ist bei der (im Wesentlichen zur Figur 3A gleichen) Figur 3B ein Durchbruch D20 mit einem zweiten Durchmesser DM2 gezeigt, der doppelt so groß ist, wie der erste Durchmesser DM1 des Durchmessers D10. Wird ähnlich wie im oben beschriebenen Fall der Figur 3A durch eine oberhalb des Stößels befindliche Taste von einem Benutzer eine Kraft F02 in Richtung nach unten in der Figur ausgeübt, so wird der Stößel ST wieder in der Figur nach unten bewegt und nimmt dabei einen im Vergleich zu Figur 3A größeren Materialabschnitt der Membran MEO entsprechend einem größeren Lagerabschnitt LA20 bei der Bewegung mit nach unten. Anders ausgedrückt, erfolgt innerhalb dieses Lagerabschnitts im Vergleich zum vorliegenden Material nur eine geringe Verformung, so dass die Rückstell kraft F2 bei einem gleichen Weg bzw. Betrag der Bewegung des Stößels ST nach unten geringer ist als in der Figur 3A.
Auf diese Weise ist es möglich, durch die Wahl des Durchmessers eines Durchbruchs die Rückstellkraft und somit die Haptikkennlinie einer Tastenbetätigung einzustellen. Übliche Kräfte zum Betätigen einer Taste um ein darunter befindliches Schaltelement auszulösen, liegen im Bereich von 5 bis 30 N, vorzugsweise im Bereich von 6 bis 15 N.
Es sei nun auf Figur 4 verwiesen, in der eine schematische Querschnittansicht eines elektronischen Schlüssels zu erkennen ist, in dem ein Bedienfeld bzw. eine Tastatur vorgesehen ist, welche aus den Tasten der Figuren 1 und dem Schaltergehäuse (bestehend aus Membran und Rahmen) der Figuren 2 zusammen gesetzt sind. Dabei weist der elektronische Schlüssel FZS ein Gehäuse GH auf, das zwei Gehäuseabschnitte GH1 und GH2 umfasst. Innerhalb des Gehäuses befindet sich neben einem mechanischen Notschlüssel NS das Schaltergehäuse bestehend aus dem Rahmen RA2, auf dem die Membran M12 getragen bzw. aufgebracht ist. Oberhalb der Membran M12 ist beispielhaft die Taste TA21 vorgesehen, die durch die Membran M12 gehalten wird (vgl. hierzu auch die spezielle Darstellung zu Figur 5). Innerhalb des Rahmens RA2, genauer gesagt auf der zur Membran M12 ent- gegengesetzten Seite des Rahmens RA2, befindet sich eine Leiterplatte LP, auf der ein elektrisches Schaltelement SE in Form eines Mikroschalters aufgebracht ist. Dieser Mikroschalter SE kann durch einen Betätigungsvorsprung BTV betätigt bzw. ausgelöst werden, der sich an der unteren Seite MS2 der Membran M12 im Bereich des Betätigungsabschnitts befindet. Des Weiteren befindet sich in dem Rahmen RA2 eine Batterie BAT, die zur Versorgung des Elektronikteils FZS vorgesehen ist. Außerdem ist eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung SEE vorgesehen, die nach Auslösen des Schaltelements SE einen in einem elektronischen Speicher SP gespeicherten Code zu einem fahrzeugseitigen Steuergerät aussenden kann. Wird die Taste TA21 von einem Benutzer mit der Kraft F4 nach unten in Kraftrichtung gedrückt, so wird sich ein Tastenvorsprung oder Schaltstößel S2 ebenso in Pfeilrichtung nach unten bewegen und den Betätigungsvorsprung BTV der
Membran M12 in Richtung des Schaltelements SE verschieben und dieses auslösen.
Zur Erzeugung der Gegenkraft auf die Betätigung der Taste TA12 mit der Kraft F4 weist die Membran M12 Lagerabschnitte LAX auf, wie es in Figur 5 zu sehen ist, die eine detailliertere Darstellung des Bereichs A in Figur 4 zeigt. Wie es in Figur 5 zu sehen ist, weist die Membran M12 (im gezeigten Ausschnitt) einen Lagerabschnitt LAX auf, der einen membranseitigen Vorsprung oder
Kraftdom K1 auf der ersten Seite MS1 der Membran hat. Oberhalb der Membran befindet sich die Taste TA21 , die im Bereich des membranseitigen Vorsprungs K1 einen korrespondierenden tastenseitigen Vorsprung K24 aufweist, wobei die beiden Vorsprünge einander zugewandt sind (und deren Mittelachsen auch zusammenfallen). Wie es in Figur 5 zu ferner sehen ist, ist der Durchmesser des tastenseitigen Vorsprungs K24 größer als der des membranseitigen Vorsprungs K1 . Ferner ist im tastenseitigen Vorsprung K24 eine Ausnehmung AVT1 derart ausgebildet, dass die Spitze bzw. der obere Abschnitt des membranseitigen Vorsprungs K1 in dieser Ausnehmung AVT1 aufnehmbar ist. Auf diese Weise wird eine mechanische Verbindung WMT zwischen den beiden Vorsprüngen ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass auch bei einer außermittigen Betätigung der Taste TA21 , bei der der Druck nicht senkrecht bzw. direkt in Richtung des Vorsprungs K1 ausgeübt wird (in der Bildebene senkrecht nach unten), die beiden Vorsprünge sich nicht gegeneinander verschieben können.
Wird eine Kraft F4 (vgl. hierzu Figur 4) senkrecht nach unten auf die Taste TA12 ausgeübt, so wird diese Kraft über die beiden Vorsprünge K24 und K1 (die somit die Funktion eines Stößels ausüben) auf den Lagerabschnitt LAX übertragen, der sich dann durch einen Durchbruch DX in dem Rahmen RA2 hindurch bewegt und sich dabei verformt. Als maximal mögliche Auslenkung bzw. Bewegung der Taste TA1 nach unten wird der Punkt sein, bei dem der Lagerabschnitt LAX auf die unterhalb des Rahmens RA2 angeordnete Leiterplatte LP stößt.
Zusammenfassend sei nochmal darauf hingewiesen, dass durch die Separierung von Kraft- und Schaltfunktion eine große Designfreiheit bei der Auslegung der Tastenfolge besteht, wobei stets ein zuverlässiges Auslösen eines elektrischen Schaltelements beim Betätigen der Taste sichergestellt wird. Ferner ist eine gezielte Einstellung der Haptikkennlinie dadurch möglich, dass die ersten Durchbrüche des Rahmens im Bereich der Lagerabschnitte der Membran in ihrer Größe und Form fertigungstechnisch frei wählbar sind. Die Erzeugung einer Rückstellkraft erfolgt durch die Membran durch definierte Zug- und Druck-Belastung im Bereich der Lagerabschnitte mit geringstem Reibungseffekt an der Taste. Die Kraftdome können je nach Länge zum Zweck eines Schutzes vor einer zu hohen Kraft bemessen werden, da je nach Länge eines Kraftdomes die Membran beim Bewegen durch einen darunter befindlichen Durchbruch des Rahmes mehr oder weniger schnell an einer unter dem Rahmen befindlichen Leiterplatte anstößt. Durch
Kraft/Weg-Berechnungen oder Simulationen lässt sich die Position der Kraftdome weitgehend frei festlegen, so dass sich in vorteilhafter Weise eine große Designfreiheit bei der Auslegung der Leiterplatte und entsprechend weiterer mechanischer Elemente einer tragbaren Benutzervorrichtung, wie einem elektronischen Schlüs- sei, auch mit Bezug auf das gesamte Gehäuse ergibt. Insbesondere ist auch eine großflächige Unterstützung bzw. Lagerung von Tasten mit großer Betätigungsfläche möglich, ohne einen negativen Einfluss auf eine Kraft/Weg-Charakteristik zu haben.

Claims

Patentansprüche
1 . Tragbare elektronische Benutzervorrichtung (FZS), insbesondere elektronischer Schlüssel, mit folgenden Merkmalen:
- zumindest einer in sich formsteifen Taste (TA1 1 , TA21 , TA31 ) zum Betätigen durch einen Benutzer;
- eine nachgiebig verformbare Membran (M1 1 , M21 , M31 ; M12) umfassend; eine erste Seite (MS1 ) mit zumindest einem Lagerabschnitt (LA1 , LA2, LA3, LA4; LAX), auf dem die zumindest eine Taste über einen Stößel (K1 1 - K14; K21 - K24; K31 - K34; K1 -K4) gelagert ist, sowie einem von dem zumindest einem Lagerabschnitt separaten Betätigungsabschnitt (BTA) zur Aufnahme und Weitergabe einer Betätigung der Taste an ein elektrisches Schaltelement (SE); eine der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite (MS2); einem in sich formsteifen Rahmen (RA2), der die Membran auf deren zweiten Seite trägt, bei der Rahmen im Bereich des zumindest einen Lagerabschnitts zumindest einen ersten Durchbruch (D1 , D2, D3, D4; DX) aufweist, durch den die Membran beim Betätigen der zumindest einen Taste bewegbar ist und in Abhängigkeit der Größe und/oder Form des Durchbruchs eine Kraft zum Zurückstellen der Taste bereitstellt.
2. Benutzervorrichtung nach Anspruch 1 , bei der der Stößel durch einen Vorsprung (K1 , K2, K3, K4) auf der ersten Seite (MS1 ) der Membran im Bereich des zumindest einen Lagerabschnitts gebildet ist.
3. Benutzervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Stößel durch einen Vorsprung (K1 1 - K14; K21 - K24; K31 - K34) der zumindest einen Taste (TA1 1 , TA21 , TA31 ) gebildet ist, der mit dem zumindest einen Lagerabschnitt der Membran mechanisch zusammenwirkt.
4. Benutzervorrichtung nach Anspruch 2 und 3, bei dem eine mechanische Verbindung (VVMT) zwischen dem Vorsprung (K24) der Membran (M12) und dem Vorsprung (K1 ) der zumindest einen Taste (TA12) gebildet ist, bei der einer der Vorsprünge (VT1 ) an dem im anderen Vorsprung (VN1 ) zugewandten Abschnitt einen Aufnahmeabschnitt (AVT1 ) aufweist, in dem der andere Vorsprung aufnehmbar ist.
5. Benutzervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, bei dem der Rahmen im Bereich des Betätigungsabschnitts (BTA) der Membran einen zweiten Durchbruch (D5) aufweist, durch den die Membran bewegbar ist, um eine Tastenbetätigung des elektrischen Schaltelements (SE) weiterzugeben.
6. Benutzervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, bei dem die Membran auf der ersten Seite einen zweiten Vorsprung im Bereich des Betätigungsabschnitts zum Bereitstellen einer mechanischen Wirkverbindung mit der zumindest einen Taste und/oder die zumindest eine Taste einen zweiten Vorsprung (S1 , S2, S3) zum Bereitstellen einer mechanischen Wirkverbindung mit dem Betätigungsabschnitt der Membran aufweist.
7. Benutzervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, bei dem die zumindest eine Taste (TA1 1 , TA21 , TA31 ) eine Betätigungsfläche (BTF1 , BTF2, BTF3) aufweist, wobei im zusammengesetzten Zustand der zumindest einen Taste und der Membran sich der Betätigungsabschnitt der Membran unterhalb des Schwerpunkts (SWP1 ) der Betätigungsfläche befindet.
8. Benutzervorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Membran zumindest drei Lagerabschnitte aufweist, die eine Fläche unterhalb der Betätigungsfläche der zumindest einen Taste aufspannen.
9. Benutzervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 8, bei dem die Membran auf den Rahmen durch Kleben, Reibschweißen, Klipse, Lasern oder durch Ultraschall befestigt ist.
10. Benutzervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 8, bei dem die Membran und der Rahmen als ein Zwei-Komponenten-Spritzguss-Element ausgebildet sind, bei dem die Membran die Weichkomponente und der Rahmen die Hartkomponente des Zwei-Komponenten-Spritzguss-Elements darstellen.
1 1 . Benutzervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, bei der das elektrische Schaltelement (SE) auf einer Leiterplatte (LP) vorgesehen ist, welche innerhalb des Rahmens (RA2) derart angeordnet ist, dass sich das elektrische Schaltelement unterhalb oder innerhalb des zweiten Durchbruchs befindet.
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