DE9113199U1 - Tastenelement mit Führungskontur - Google Patents

Description

Cherry Mikroschalter GmbH Postfach 122 0
D-8572 Auerbach Opf.

Tastenelement mit Führungskontur

Die Erfindung betrifft ein Tastenelement mit einem nach oben
offenen Gehäuseoberteil und einem in dem Gehäuseoberteil verschiebbar gelagerten Stößel, wobei der Stößel und die Führungsöffnung im Gehäuseoberteil, nahezu zylindrische Führungskonturen, mit einem Längssteg und einer Längsnut als Verdrehsicherung, aufweisen.

Die Entwicklung des Computers zum Massenprodukt und der sich dadurch ergebende Preisverfall zwingt dazu, auch im Bereich der Tastaturen über Möglichkeiten nachzudenken, kostengünstiger und mit gleicher oder besserer Qualität zu produzieren. Kosteneinsparungen sind unter anderem durch Automatisierung, Verminderung der Anzahl von Einzelteilen, der Auswahl kostengünstiger Materialien, der kostengünstigeren Fertigung von Einzelteilen und durch Reduzierung von Werkzeugkosten erreichbar. Die heute üblichen Computer-Tastaturen haben über 100 Tastenlemente, die sich von ihrem Aufbau her grundsätzlich unterscheiden können. Durch diese hohe Anzahl wirken sich Einsparungen bei den Tastenelementen besonders hoch am Endprodukt aus.

Ein Tastenelement besteht im wesentlichen aus einem Gehäuseoberteil, einem Stößel, einem Tastenknopf, einem Rückstellelement, dem Kontaktelement und einem Gehäuseunterteil.

Tastenelemente können als Einzeltasten auf einer Leiterplatte befestigt sein. Es sind jedoch auch integrierte Bauweisen bekannt, in denen zum Beispiel die Führungen für den Stößel an das Oberteil des Tastaturgehäuses angeformt sind, wobei Tastenknopf und Stößel ein Teil bilden.

Das Gehäuseoberteil und der im Gehäuseoberteil verschiebbar eingefügte Stößel sind Kunststoffteile, die über Spritzwerkzeuge hergestellt werden. Die Gestaltung beider Teile und ihrer Führungskonturen ist entscheidend für den Werkzeugaufbau und hat damit einen großen Einfluß auf die Beschaffungskosten der Werkzeuge. Eine geometrisch einfache Form bedeutet einen einfachen Werkzeugaufbau aus nur wenigen Einsätzen und läßt auch eine höhere Anzahl an Spritznestern pro Werkzeug zu, was sich wiederum günstig auf die Teilekosten auswirkt. Außerdem erhöht ein einfacher Aufbau, ohne filigrane Werkzeugeinsätze, die Standzeiten der Werkzeuge.

Ein Tastenelement ist aus der G 87 10 488.1 bekannt. Der dort gezeigte zylindrische Stößel ist fest an dem Tastenknopf angebunden und verschiebbar in einer Führungsöffnung im Gehäuseoberteil gelagert. Der Stößel weist diametral gegenüberliegend zwei langgestreckte, wannenartige Längsnischen auf, in denen jeweils ein Schnapparm angebracht ist. Ein am Ende der Schnapparme angebundener Schnapphaken rastet in einen über eine Nut gebildeten Hinterschnitt der Führungsöffnung des Gehäuseteils ein und sichert so den Tastenknopf gegen ein Herausfallen. Weiterhin weist der Stößel zwei Längsstege auf, von denen jeweils alle 3 Flächen als Führungsflächen ausgelegt sind. Durch die Führung über die Längsstege ergibt sich, bedingt durch die geringe Auflagefläche, ein geringer Reibungseinfluß bei der Betätigung der

Taste, außerdem wird ein Verdrehen der Tastenknöpfe in Ruhelage verhindert.

Die Werkzeugkonturen zur Ausformung der Stirn- und Seitenflächen der Längsstege am Stößel müssen, da es sich hier um Gleitflächen handelt polierte Oberflächen aufweisen.
Die Ausformung der Schnapparme am Stößel erfordert filigrane Einsätze im Spritzwerkzeug, die den Werkzeugaufbau verteuern und die Standzeit des Werkzeugs vermindern können. Ebenso ist der Aufbau des Spritzwerkzeugs für das Gehäuseteil als kompliziert anzusehen. Die in die Führungsöffnung eintauchenden Nuten zur Ausformung der Hinterschnitte für die Schnapphaken bedeuten zwei verschiedene Trennebenen im Spritzwerkzeug, welche zur Vermeidung von Spritzgraten aufeinander abzustimmen sind. Außerdem ist die Ausformung der beiden Längsnuten für die Aufnahme der Längsstege des Tastenknopfes werkzeugseitig mit erhöhtem Aufwand verbunden, da die Kontur für beide Stege zu erstellen und an jeweils 3 Flächen zu polieren ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Tastenelement eingangs genannter Art, den Führungsbereich so auszubilden, daß die zur Fertigung von Tastenknopf und Gehäuseoberteil erforderlichen Spritzwerkzeuge einfach und kostengünsig hergestellt werden können, ohne die Funktionseigenschaften des Tastenelementes zu vermindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Tastenelement ein Gehäuseoberteil mit einer Führungsöffnung besitzt, die eine weitgehend rundzylindrische erste Führungkontur aufweist, daß ein in die Führungsöffnung einsetzbarer Stößel, eine zweite weitgehend rundzylindrische Führungskontur aufweist, und daß eine der beiden

Führungskonturen in radialer Richtung eine Längsnut eingearbeitet hat, und an der Führungkontur des anderen Teils, in der gleichen Position, ein Längssteg angeformt ist, wobei beide Führungskonturen so ausgelegt werden, daß ein Verschieben des Stößels in der Führungsöffnung möglich ist. Bei der vorgenannten Ausgestaltung wird über Längsnut und Längssteg, sowie der rundzylindrischen Führungkonturen ein Verdrehen des Tastenstößels in horizontaler Ebene ausreichend verhindert. Durch die rundzylindrischen Führungskonturen ist es relativ einfach möglich, die Führungsflächen werkzeugseitig zu polieren und damit das Reibverhalten beim Betätigen der Taste zu vermindern.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Führungskontur der Führungsöffnung des Gehäuseoberteils eine Längsnut aufweist, und daß die Führungskontur des Stößels einen Längssteg angeformt hat.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Führungskontur der Führungsöffnung des Gehäuseoberteils einen Längssteg angeformt hat, und daß die Führungskontur des Stößels eine Längsnut aufweist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Führungskontur des Stößel zwei Führungsrippen aufweist, deren Stirnflächen koaxial zum rundzylindrischen Stößel sind und deren Winkelabstand zu Längssteg oder Längsnut vorzugsweise 120° beträgt, so daß bei Betätigung der Taste beide Führungsrippen mit der rundzylindrischen Führungskontur der Führungsöffnung des Tastengehäuses in Berührung kommen.

Diese Ausführung ergibt eine weitere Reduzierung des Reibverhaltens durch eine Verminderung der Auflagefläche über die Führungsrippen, wobei Werkzeugseitig die Oberflächenqualität lediglich an den Stirnflächen der Führungsrippen durch Polieren erhöht wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die
vorgenannten Führungsrippen an der rundzylindrischen Führungskontur der Stößelführung im Gehäuseoberteil angeformt sind und bei Betätigung der Taste an der rundzylindrischen Führungskontur des Tastenstößels zur Anlage kommen.

Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und den Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Vollschnitt durch einen Tastenschalter gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Tastenschalter gemäß Fig. 1 mit einer um 90° zu Fig. 1 gedrehten Schnittebene.

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechenden Ansicht bei betätigter

Taste;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie A-B der Fig. 1;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie C-D der Figur 1;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform in einer der Fig. 5 entsprechenden Darstellung;

Fig. 7 eine dritte Ausführungsform in einer der Fig. 5 entsprechenden Darstellung.

Gemäß den Figuren 1 bis 3 besteht das Tastenelement aus einem Tastenknopf 1, an den ein Stößel 10 angeformt ist. Der Stößel

-&bgr;&iacgr;&ogr; ist in der Führungsöffnung des Gehäuseoberteils 20 in vertikaler Richtung verschiebbar gelagert. Am Stößel befinden sich gegenüberliegend zwei Schnapparme 16, welche jeweils nach außen gerichtet an ihren Enden Schnapphaken 17 aufweisen. Die Schnapparme 16 sind durch zwei U-förmige, seitliche Freisparungen 18 bis auf eine Anbindung vom Stößel 10 getrennt und daher nach innen oder außen auslenkbar. Beim Einführen des Stößels 10 in die Führungsöffnung des Gehäuseoberteils 20 verformen sich die Schnapparme 16 zunächst nach innen und rasten bei Erreichen der unteren Kante 27 der Führungsöffnung unter diese ein. Das Gehäuseunterteil 3 ist mit dem Gehäuseoberteil 20 fest verbunden. Auf dem Gehäuseunterteil befindet sich ein Federelement 2, welches zum einen den Stößel 10 gegen die untere Kante 27 der Führungsöffnung drückt und damit die Taste in der Ruhelage fixiert. Das Federelement 2 bewirkt in dem dargestellten Aufbau außerdem die Aktivierung des Kontaktelementes 4 bei Betätigung der Taste.

Federelement 2 und Kontaktelement 4 entsprechen in der Darstellung gemäß Fig. 1 und den nachfolgenden Figuren dem Gummidom und der Schaltfolie einer der Gummimatten-Tastatur. Es sind jedoch durchaus auch andere Technologien für die Kontaktgabe einsetzbar.

Figur 3 zeigt die Taste in derselben Schnittebene wie die Figur 1, jedoch in Betätigungsstellung mit gedrücktem Tastenknopf 1 und nach unten verschobenen Stößel 10.

Figur 5 zeigt den Führungsbereich zwischen Stößel 10 und Führungsöffnung horizontalen Schnitt. Die Führungskontur 11 des Stößels 10 weist eine zylindrische Form auf, die durch einen

Längsteg 12 unterbrochen ist. Der Längssteg 12 besitzt zwei Seitenflächen 14,15 und eine Stirnfläche 13. Die Führungskontur 22 der Führungsöffnung des Gehäusoberteils 2 0 hat ebenfalls eine zylindrische Form, die jedoch durch eine Längsnut 23 unterbrochen ist. Die Längsnut 23 wird durch die Stirnfläche 24 und die beiden Seitenflächen 25,26 begrenzt. Die Führungskontur 11 des Stößels 10 und der Führungsöffnung 22 laufen klemmfrei ineinander.

Eine gute Tastenführung zeichnet sich dadurch aus, daß keine vertikale Schrägstellung des Tastenknopfes in der Ruhelage möglich ist, daß sie ein horizontales Verdrehen des Tastenknopfes weitgehendst vermindert und daß ferner die beim Betätigen auftretenden seitlichen Kräfte abgestützt und somit für die Schreibkraft ein glattes Betätigungsgefühl ohne Kratzen und Reiben vermittelt wird.

Die vertikale Schrägstellung des Tastenknopfes kann durch ein enges Führungsspiel minimiert werden. Die Größe des Führungsspiels hängt im wesentlichen davon ab, wie genau die Führungsmaße des Stößels 10 und der Führungsöffnung 22 im Herstellprozeß eingehalten und überprüft werden können. Die zylindrischen Führungskonturen mit einer Längsnut 2 3 bzw. einem Längssteg 12 stellen einfache Formen dar, die werkzeugtechnisch leicht beherrschbar sind. Die weitgehend geschlossene zylindrische Form der Führungskontur, bewirkt durch eine gleichmäßige Verteilung mechanischer und thermischer Spannungen zusätzlich eine hohe Formstabilität der Führungen nach dem Abspritzen der Teile.

Eine reine zylindrische Führung bedeutet noch keine Sicherung gegen Verdrehung, denn ein runder Stift kann in einer Bohrung

zwar verschoben, aber auch gedreht werden. Aus diesem Grund ist auch die Kombination zwischen Längsnut 2 3 und Längssteg 12 erforderlich. Diese Anordnung verhindert ein Verdrehen des Stößels und damit auch des Tastenknopfes auf einfache Weise.

Die für die Ausformung der Seitenflächen 14,15 des Längsstegs 12, sowie der Seitenflächen 25,26 der Längsnut 23 und der zylindrischen Führungskonturen 11 und 22 erforderlichen Werkzeugflächen sind poliert und erzeugen beim Abspritzen eine hohe Oberflächengüte der Teile an den Gleitflächen. Die Oberflächenbearbeitung der Gleitflächen an den Spritzwerkzeugen kann wegen der einfachen Geometrien weitgehend maschinell und daher mit hoher Qualität ausgeführt werden.
Durch die glatte Oberfläche an allen Führungsflächen läßt sich der Stößel 10 weitgehend reibungsfrei in der Führungsöffnung des Gehäuseoberteils 20 bewegen.

Figur 6 zeigt eine weitere Variante der Erfindung. Figur 6 entspricht einem horizontalen Schnitt entsprechend der Figur
5. Der in der Führungsöffnung 22 bewegliche Stößel 10 weist eine kreisförmige Führungskontur 11 auf, die durch den rechteckformigen Einschnitt einer Längsnut 31 unterbrochen ist. Die Führungsöffnung 22 im Gehäuseoberteil 20 besitzt eine kreisförmige Führungskontur 11, mit einem angeformten, rechteckformigen Längssteg 41. Die Gleitflächen werden hier ebenfalls durch die Seitenflächen von Längsnut und Längssteg, sowie von den rundzylindrischen Führungskonturen gebildet.

Figur 7 entspricht einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung. Am Stößel befinden sich in einem Winkel von 120°

zu Längsnut bzw. Längssteg zwei Führungsrippen 50. Die beiden koaxial zur Führungskontur Il liegenden Stirnflächen 51 der Führungsrippen gleiten bei Betätigung des Tastenelementes an den polierten Wandungen der Führungsöffnung des Gehäuseoberteils. Durch die Verminderung der Gleitflächen wird das Betätigungsverhalten des Tastenelements verbessert und das Führungsspiel läßt sich durch Anpassung im Spritzwerkzeug minimieren.

Genannte Führungsrippen können selbstverständlich auch an die Führungsöffnung 22 des Gehäuseoberteils 20 angeformt sein; die Führungskontur des Tastenstößels würde bei dieser Konstruktion dann keine Führungsrippen 50 aufweisen.

Claims (5)

ANSPRÜCHE

1. Tastenelement mit einem Gehäuseoberteil mit einer Führungsöffnung, welche eine vorzugsweise rundzylindrische, erste Führungskontur aufweist, und einem in die Führungsöffnung einsetzbaren, gegen ein im Gehäuseunterteil aufliegendes Federelement wirkenden sowie mittels Schnapphaken gegen Herausfallen aus der Führungsöffnung gesicherten Stößel, der eine zweite, vorzugsweise rundzylindrische Führungskontur aufweist, welche eine vertikale Verschiebung des Tastenknopfes in der Führungsöffnung innerhalb der ersten Führungskontur ermöglicht,

dadurch gekennzeichnet,

-daß eine der beiden Führungskonturen in radialer Richtung eine Längsnut (23;31) aufweist,

-daß an der anderen Führungskontur in radialer Richtung ein Längssteg (12;41) angeformt ist, und

- daß Längssteg und Längsnut so ausgeformt sind, daß die Führungskontur des Tastenstößels (10) innerhalb der Führungskontur der Führungsöffnung (11) des Gehäuseoberteils 20 verschiebbar ist.

2. Tastenelement nach Anspruch 1.
dadurch gekennzeichnet,

daß die Führungskontur der Führungsöffnung (22) des Gehäuseoberteils (20) eine Längsnut (23) aufweist,

- und daß an der Führungskontur (11) des Stößels (10) ein Längssteg (12) angeformt ist.

3. Tastenelement nach Anspruch 1.
dadurch gekennzeichnet,

-daß die Führungskontur der Führungsöffnung (22) des Gehäuse-

Oberteils (20) einen Längssteg (41) angeformt hat,

- und daß die Führungskontur (11) des Stößels (10) eine Längsnut (31) aufweist.

4. Tastenelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis dadurch gekennzeichnet,

- daß die Führungskontur (11) des Stößel zusätzlich zwei Führungsrippen (50) aufweist, deren in einem Radius gekrümmte Stirnflächen (51) koaxial zur Oberfläche des rundzylindrischen Stößel (10) sind und deren Winkelabstand zu Längssteg oder Längsnut 120° beträgt,

- daß bei Betätigung der Taste beide Führungsrippen (50) mit der rundzylindrischen Führungskontur der Führungsöffnung (22) des Gehäuseoberteils (20) in Berührung kommen.

5 . Tastenelement nach einem oder mehreren der Anprüche 1 bis 3.

dadurch gekennzeichnet,

daß die Führungskontur der Führungsöffnung (22) zwei Führungsrippen (50) aufweist, deren in einem Radius gekrümmten Stirnflächen (51) koaxial zur rundzylindrischen Führungskontur (22) sind und deren Winkelabstand zu Längssteg oder Längsnut 120° beträgt,

- daß bei Betätigung der Taste beide Führungsrippen (50) mit der rundzylindrischen Führungskontur des Stößels in Berührung kommen.