DE102008014443B4

DE102008014443B4 - Beleuchteter Taster mit Vergussmasse

Info

Publication number: DE102008014443B4
Application number: DE102008014443.6A
Authority: DE
Inventors: Mathias Stadelmann
Original assignee: Demmel AG; Dyna Systems GmbH
Current assignee: Demmel AG; Dyna Systems GmbH
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2015-01-15
Anticipated expiration: 2028-03-15
Also published as: DE102008014443A1

Abstract

Beleuchteter Taster bestehend aus einer Taste (14) und einem daran angeordneten Stößel (6), wobei die von der Sichtseite einer Frontlage (1) her betätigbare Taste (14) in der Frontlage (1) eingebaut ist und mit ihrem Stößel (6) auf einen unterhalb der Frontlage (1) angeordneten Drucksensor (5) einwirkt, wobei ein oder mehrere Lichtquellen (10) unterhalb der Frontlage (1) eingebaut sind, deren Lichtstrahlen von der Sichtseite der Frontlage (1) wahrnehmbar sind, wobei mindestens der Zwischenraum unterhalb der Frontlage (1) zwischen dem Drucksensor (5) und der Tastaturoberfläche (13) der Taste (14) als Vergusskammer (22) ausgebildet ist und in diese Vergusskammer (22) eine aushärtbare Vergussmasse (8) eingefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Taste (14) mit dem daran angeordneten Stößel (6) mindestens teilweise in die Vergussmasse eingebettet ist.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein beleuchteter Taster mit Vergussmasse nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Aus der auf den gleichen Anmelder zurückgehenden EP 1 332 505 B1 ist es bekannt, einen Beleuchtungseffekt auf eine Taste in einem Tastenfeld dadurch zu erzeugen, dass der Ausschnitt der Deckplatte, Deckplattendurchbrechungen und Deckplattenstege aufweist, wobei lediglich die Symbolstege des Symbolkörpers durch die Deckplattendurchbrechungen hindurchgreifen und die übrigen Teile des Symbolkörpers durch die Deckplattenstege der Deckplatte verdeckt sind.
Ein solcher elektrischer Schalter, insbesondere in seiner Ausbildung als Piezoschalter, hat sich in großem Umfang bewährt.
Bei dieser Druckschrift sind die Lichtquellen auf einer Platine angeordnet, die über eine Luftstrecke hinweg die Lichtstrahlen gegen einen durchleuchtbaren Kunststoffkörper leiten, welcher schließlich das an der Oberseite sichtbare Reliefsymbol ausbildet.
Nachteil dieser Anordnung ist, dass die Lichtstrahlen in einem luftgefüllten Hohlraum gegen die Unterseite des Lichtleitkörpers geleitet werden, so dass das System nicht versiegelt werden kann. Es ist deshalb nur ungenügend gegen eindringende Feuchtigkeit geschützt.
Weiterer Nachteil ist, dass bestimmte Lichteffekte nicht erzeugt werden können, denn die sich aus der Druckschrift ergebenden Lichteffekte ergeben sich nur aus der Lichtfarbe der Lichtquelle und der Lichtfarbe des durchleuchtbaren Kunststoffkörpers. Weitere Lichteffekte, wie z. B. die Erzeugung von Mischfarben und dergleichen, sind nicht möglich.
Insbesondere wird es auch als nachteilig empfunden, einen Lichtleitkörper, wie z. B. bei der DE 195 28 831 A1 oder US 2004/0136176 A1 , als separates Kunststoffteil herzustellen, was mit erhöhten Kostenaufwendungen verbunden ist.
Der Betätigungsstößel ist bei der genannten Anmeldung gleichzeitig als Diffusor ausgebildet. Dies setzt voraus, dass der Betätigungsstößel stets aus einem lichtdurchlässigen Material ausgebildet ist. Bei verschiedenen Anwendungsfällen ist es jedoch unerwünscht, den Betätigungsstößel aus einem lichtdurchlässigen Material zu gestalten, weil einerseits durch die zwangsläufige Materialwahl die Möglichkeiten der Kraftübertragung über das Material des Stößels auf den darunter liegenden Piezoschalter eingeschränkt werden.
So zeigt die Druckschrift EP 1 054 420 A1 eine Betätigungstaste welche mit einem lichtundurchlässigen Stößel verbunden ist, wobei der Stößel in eine elastisch nachgiebigen und lichtdurchlässigen Matte eingebaut ist. Jedoch handelt es sich hierbei um eine Silikontastatur.
Ein weiterer Nachteil der Verwendung eines lichtdurchlässigen Stößels ist in der Beschränkung der Ausleuchtung gegeben. Es hat sich gezeigt, dass eine Ausleuchtung des Stößels allein nicht ausreicht. Darüber hinaus könnten noch andere Ausleuchtungsmöglichkeiten angewendet werden, wie z. B. die Verwendung einer Vergussmasse, die als Diffusor wirkt und lichtleitend ausgebildet ist. Damit bestünde der Vorteil, dass der Betätigungsstößel vollkommen luft- und feuchtigkeitsdicht eingeschlossen ist.
Das Gebrauchsmuster DE 83 04 932 U1 zeigt eine solche Vergussmasse, wobei der Stößel abgedichtet in einer gehäuseseitigen Hülse verschiebbar gelagert ist, die ihrerseits von der Vergussmasse umschlossen ist. Damit besteht der Nachteil, dass nur die gehäuseseitige Hülse, welche den Stößel führt, von der Versgussmasse umschlossen ist und somit ein kostenaufwändiger Aufbau vorliegt, der zudem nur aufwendig gegenüber der Vergussmasse abgedichtet werden kann.
Bei der EP 1 332 505 B1 müssen die Lichtquellen vergussfrei sein – es muss also jede Berührung mit der Vergussmasse vermieden werden – und das abgestrahlte Licht soll stets über eine Luftleitstrecke in den Diffusor einstrahlen. Damit entstehen erhebliche Fertigungsnachteile, weil die Lichtquellen stets frei von Verguss sein müssen und deshalb als getrennte Bauteile eingebaut und montiert werden müssen.
Weiterer Nachteil der EP 1 332 505 B1 ist, dass die Deckplatte (dort mit 1 bezeichnet) in direktem formschlüssigem Verbund mit dem Leuchtkörper (dort als 9 bezeichnet) sein muss. Der Leuchtkörper muss nämlich das Reliefsymbol in der Frontlage durchdringen und ist mit der Frontlage formschlüssig verbunden. Damit besteht jedoch der Nachteil, dass bei der Herstellung stets nur eine einzige Frontlage mit dem Leuchtkörper fest verbunden sein kann und auswechselbare, sowie frei im Design wählbare Frontlagen nicht möglich sind.
So zeigen auch die Druckschriften DE 101 23 633 A1 , DE 102 00 674 A1 , DE 78 14 996 U1 und DE 41 31 340 C1 eine Tastaturmatte mit Betätigungstasten, die in die Tastaturmatte eingreifen. Zudem wird in diesen Druckschriften auf die Verwendung einer Vergussmasse verzichtet.
Der Erfindung liegt deshalb ausgehend von der DE 83 04 932 U1 die Aufgabe zugrunde, einen beleuchteten Taster so weiterzubilden, dass er kostengünstiger hergestellt werden kann, dass er gegen Feuchtigkeit geschützt ist und eine weite Bandbreite von Lichteffekten gewährleistet.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass der Zwischenraum zwischen dem Drucksensor und der Tastaturoberfläche der Taste als Vergusskammer ausgebildet ist und in diese Vergusskammer eine Vergussmasse eingefüllt ist, welche aushärtet und dass der Stößel mindestens teilweise von der Vergussmasse umschlossen ist.
Unter dem Begriff „Stößel” wird hierbei ein Betätigungsteil verstanden, welches insgesamt zur Betätigung des Drucksensors dient, welches also geeignet ist, an seiner Oberseite als Taste ausgebildet zu sein und welches die Betätigungskraft von der Oberseite (Betätigungsseite) auf die Seite des Drucksensors fortleitet.
Ein solcher Stößel kann auch durch eine oberhalb der Anordnung angeordnete Frontlage abgedeckt sein, so dass der Begriff „Taste” dann nicht mehr zutrifft und der Stößel dann an der Rückseite der Frontlage mit dieser Frontlage verklebt ist.
Hierbei wird vorausgesetzt, dass die „Shore-Härte” der Vergussmasse kleiner ist als die Biegesteifigkeit des die mechanischen Kräfte übertragenden Stößels, so dass bei Betätigung der Taste an der Tastaturoberfläche stets dafür gesorgt wird, dass die Betätigungskraft über den – in die Vergussmasse eingebetteten – Stößel auf die Oberfläche des ebenfalls in die Vergussmasse eingebetteten Piezosensors übertragen wird. Damit wird verhindert, dass die Vergussmasse eine ungewollte Übertragung der mechanischen Kräfte ausführt.
Vorteil dieser Maßnahme ist nun, dass ein absolut feuchtigkeitsdichter Verguss des Piezosensors in der Vergusskammer mit dem dort gleichfalls eingebetteten Stößel gegeben ist und dass die Vergussmasse den Lichtleiter ausbildet, weil erfindungsgemäß – in einer gegenüber der technischen Lehre des Anspruches 1 erweiterten Ausführung – die Lichtquelle ebenfalls in die Vergussmasse auch eingebettet ist.
Die Grundidee der Erfindung bezieht sich also auf die gemeinsame Einbettung von Stößel und Drucksensor in einer elastisch nachgiebigen Vergussmasse. Hierbei ist es noch nicht notwendig, die Vergussmasse lichtleitend auszubilden.
Die weiterführende Idee sieht zusätzlich vor, dass auch die Leichtquellen in die nun lichtleitend ausgebildete Vergussmasse eingegossen sind.
Damit ist es nicht mehr notwendig, den Stößel als Lichtleiter oder Diffusor auszubilden, wie es beispielsweise in der EP 1 332 505 B1 erforderlich war, weil bei der vorliegenden Erfindung nun die Vergussmasse selbst (durch die eingebetteten Lichtquellen bedingt) „glimmt” und als Lichtleiter wirkt.
Selbstverständlich kann der Stößel auch weiterhin im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Lichtleiter ausgebildet sein, und als zusätzlicher Lichtleiter dient dann die Vergussmasse.
Man spart sich also den ansonsten notwendigen Lichtleiter, der relativ teuer ist. Die Vergussmasse selbst leitet das von den in die Vergussmasse befindlichen Lichtquellen in Richtung zur Tastaturoberfläche, wobei sich gleichzeitig der Vorteil ergibt, dass die Vergussmasse beliebig eingefärbt werden kann und hierbei der Lichteffekt in weiten Grenzen steuerbar ist. Damit sind auch Mischlichteffekte bezüglich der Lichtfarbe der Lichtquellen und der Farbe der lichtleitenden Vergussmasse möglich.
So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Lichtquelle eine erste Lichtfarbe hat und die Vergussmasse eine andere Lichtfarbe, so dass sich ein Mischlichteffekt ergibt. Ferner kann es auch vorgesehen sein, dass im Bereich des durchleuchtbaren Tasters eine erste, eingefärbte Schicht und im Bereich der Reliefsymbole eine zweite eingefärbte Schicht angeordnet ist.
Auf diese Weise können die Lichtfarben in weiten Grenzen verändert werden, insbesondere weil es nunmehr die Möglichkeit gibt, die (lichtleitende) Vergussmasse einzufärben.
Auf diese Weise ergibt sich die Möglichkeit, dass man den Stößel aus einem anderen lichtleitenden Material, z. B. auch mit einer anderen Lichtfarbe, ausstattet als vergleichsweise die um den Stößel sich herum erstreckende Vergussmasse, die den Stößel einschließt.
In jeder Vergusskammer kann somit auch eine der jeweiligen Taste zugeordnete unterschiedlich gefärbte Vergussmasse eingefüllt werden, was den Lichteffekt von Taste zu Taste verändert.
Es versteht sich von selbst, dass der Drucksensor nur beispielhaft als Piezosensor ausgebildet sein kann. Es kommen sämtliche auf Druck reagierende Drucksensoren in Betracht, insbesondere auch Hallsensoren oder auch lichtelektrische Sensoren, bei denen ein bewegtes Element vorhanden ist. Ebenso werden induktive oder mechanische Sensoren, bei denen ebenfalls ein mechanisch bewegbarer Stößel eine Veränderung eines Elementes ausführt (z. B. eines Ankers) als erfindungswesentlich beansprucht.
Ebenso kann als Drucksensor ein kapazitiver Sensor verwendet werden.
Maßgebend ist nur, dass der in der EP 1332 505 B1 noch vorhandene Lichtleitkörper entfällt und durch eine die komplette Kammer ausfüllende Vergussmasse ersetzt ist. Damit werden – wie ausgeführt – wesentliche Vorteile in Bezug auf die Dichtheit und die Lebensdauer erreicht.
Insbesondere wird der Stößel in der Vergussmasse aufgrund dessen, dass der Stößel vollkommen von der Vergussmasse eingekapselt ist, in mechanisch günstiger Weise geführt. Der Stößel bewegt sich hierbei lediglich im μm-Bereich in Richtung seiner Längsachse beziehungsweise überträgt die mechanischen Schockwellen, welche durch einen Druck auf die dem Stößel zugeordnete Taste auf den zugeordneten Drucksensor ausgelöst werden. Somit wird ein wegloses, nicht-taktiles Schalten erreicht.
Der Stößel kann deshalb nicht ausknicken und nicht in anderer Weise seitlich ausweichen, was die Lebensdauer des Stößels beeinträchtigen könnte. Die Vergussmasse dient also auch als mechanisches Führungselement für den Stößel und schützt diesen gegen seitliches Ausknicken und Abnutzung.
Nachdem sich die Vergussmasse bis unter die Frontlage der Tastatur erstreckt, dient sie gleichzeitig auch als Stoßdämpfer im Sinne eines Vandalismusschutzes. Selbst wenn man auf die Frontlage mit einem Hammer schlägt, werden diese Hammerschläge nicht zu einer Zerstörung der oberen Frontlage und des Gehäuses führen, weil das Gehäuse innenwändig die besagten Vergusskammern aufweist, die vollständig mit der Vergussmasse gefüllt sind und so als Stoßdämpfer und Abstützung des Gehäuses dienen. Das Gehäuse wird dadurch mechanisch stabilisiert.
Damit wird auch gleichzeitig gewährleistet, dass selbst bei einem Hammerschlag auf die Taste der damit verbundene Stößel, der bevorzugt werkstoffeinstückig mit der Taste verbunden ist, nicht abbricht oder ausknickt, weil er – wie oben stehend ausgeführt – mechanisch über den vollen Querschnitt von der Vergussmasse abgestützt ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Vergussmasse aus einem Epoxidharz mit einer Shorehärte im Bereich von 80 bis 90 Shore verwendet.
Ein Shore-Härte-Prüfer besteht aus einem federbelasteten Stift aus gehärtetem Stahl. Dessen Eindringtiefe in das zu prüfende Material ist ein Maß für die entsprechende Shore-Härte, die auf einer Skala von 0 Shore (2,5 Millimeter Eindringtiefe) bis 100 Shore (0 Millimeter Eindringtiefe) gemessen wird. Eine hohe Zahl bedeutet eine große Härte. Dementsprechend ergibt sich aus dem oben genannten Wert der Shore-Härte, dass es sich um einen harten und wenig nachgiebigen Kunststoff handelt.
Statt eines Epoxidharzes kann selbstverständlich auch ein Silikonkautschuk oder ein anderes vergießbares dauerelastisches Kunststoffmaterial verwendet werden.
Es werden jedoch insbesondere lichtstabile vergießbare Kunststoffmassen bevorzugt, die nicht altern und bei denen eine hohe Lebensdauer gegeben ist. Dieser Forderung entspricht am besten das vorher genannte Epoxidharz.
Ein weiterer Vorteil der Anwendung der Vergussmasse in den erfindungsgemäß vorgesehenen Vergusskammern ist, dass eine wesentlich bessere Wärmeableitung der in der Vergussmasse eingebetteten Lichtquellen und Lichtleiter gegeben ist. Diese geben ihre Verlustwärme großflächig in das umgebende Volumen der Vergussmasse ein, und damit wird eine lange Lebensdauer der Lichtquellen gewährleistet. Eine punktuelle Wärmebelastung wird damit vermieden.
Insbesondere ist es in einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass das Vergussmaterial aus zugeordneten Vergussöffnungen in den Vergusskammern noch heraus fließt und auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte befindliche elektronische Bauteile ebenfalls vergossen werden. Damit werden auch für diese Bauteile, die auf der den Vergusskammern gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte sitzen, ein günstiger Feuchtigkeits- und Oxidationsschutz gewährleistet.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Frontlage bezeichnete Overlay-Schicht als Wechsel-Overlay oder Wechsel-Frontlage ausgebildet sein kann.
Dies setzt voraus oder dies beinhaltet, dass eine Frontlage die gesamte Tastaturoberfläche überdeckt und keinerlei Durchbrechungen oder sonstige Durchgriffsmöglichkeiten hat, um den darunter liegenden Stößel zu betätigen.
In einer davon abgewandelten Ausführungsform kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass diese darüber liegende, abdeckende Frontlage auch entsprechende Durchbrechungen für die Betätigung des darunter liegenden Stößels aufweist.
Wenn man nun der einfacheren Beschreibung wegen davon ausgeht, dass die Frontlage vollkommen geschlossen ist, so ist in dieser Weiterbildung vorgesehen, dass der Betätigungsstößel mit seiner oberen Stirnseite an der Unterseite dieser Frontlage mit einem harten, wenig elastischen Klebstoff angeklebt ist. Damit wird eine kraftübertragende form- und stoffschlüssige Verbindung zwischen der Unterseite der abdeckenden Frontlage und der Oberseite (Stirnseite) des Stößels hergestellt. Die auf die Frontlage einwirkende Betätigungskraft wird somit unmittelbar auf die Stirnseite des Stößels weitergegeben.
Voraussetzung hierbei ist selbstverständlich, dass die Frontlage über elastomere Schichten an der Oberseite eines darunter im Abstand befindlichen Gehäuses angeklebt ist. Diese elastomeren Schichten, mit denen die Frontlage abgedichtet an der Oberseite des Gehäuses angeklebt ist, erlauben der Frontlage eine bestimmte Biegung bei (Betätigungs-)Druck von oben, so dass diese Biegung – entgegen der Rückstellkraft der elastomeren Schichten, die an der Rückseite der Frontlage angeordnet sind, auf die Oberseite des jeweiligen Stößels weitergegeben wird.
Damit ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass der gesamte Aufbau, jedoch ohne Vergussmasse und ohne Frontlage als Halbfertigbauteil hergestellt werden kann. Erst wenn das Material der Frontplatte feststeht, wird der endgültige Aufbau vorgenommen. Das Material der Frontplatte kann hierbei beliebig gewählt werden und besteht z. B. aus einer dünnen Metallplatte aus Edelstahl, einer Aluminiumplatte, einer Kunststoffplatte, einer Holzplatte, einer Glasplatte, einer Drahtschichtplatte oder dergleichen mehr.
Sobald das Material der Frontplatte feststeht, wird der gesamte Aufbau von unten her vergossen, was bedeutet, dass die Vergusskammer nun mit dem lichtdurchlässigen elastomeren Vergussmaterial ausgefüllt wird, welches durch entsprechende Spalte rund um den Betätigungsstößel bis zur Vorderseite (und damit zur Unterseite der aufgelegten Frontlage) fließt.
Gleichzeitig wird die Stirnseite des Stößels mit der Unterseite der Frontlage stoffschlüssig über einen harten Kleber verbunden, und ferner wird im Nachbarbereich zwischen dieser stoffschlüssigen Klebeverbindung noch eine Klebeverbindung zwischen der Unterseite der Frontlage und der Oberseite des Gehäuses herzustellen, um diese Frontlage über den Stößeln im μm-Bereich elastisch biegbar auf dem Gehäuse anzuordnen.
Die Größe der Ausnehmung der Klebeverbindung zwischen der Unterseite der Frontlage und der Oberseite des Gehäuses bestimmt, inwieweit sich die elastomeren Klebstoffschichten in Richtung auf den zentrisch angeordneten Stößel annähern, und bestimmen so die elastomere Rückstellkraft, die der Frontlage bei Betätigung zugeordnet wird.
Als Resultat daraus ergeben sich die Form und die Größe der Betätigungsfläche, die notwendig ist, um durch die geschlossene Frontlage hindurch den darunter angeordneten Stößel zu betätigen.
Wichtig ist, dass die Betätigungslänge des Stößels in freien Grenzen veränderbar ist, so dass auch sehr kurze Stößel verwendet werden können, die eine minimale Länge von unter 1 mm aufweisen können.
Durch Verwendung unterschiedlicher Stößelmaterialien, die z. B. auch aus einem harten Keramikwerkstoff sein können, können die physikalischen Eigenschaften der Stößelmaterialien nutzbar gemacht werden. Als Beispiel kann angeführt werden, dass bei einem sehr kurzen Stößel, der aus einem keramischen Material besteht, nur eine geringe Wärmeausdehnung zu erwarten ist, so dass ein damit hergestellter Taster eine thermische Entkopplung zu dem darunter angeordneten Piezosensor aufweist und er deshalb nur in geringstem Maß temperaturempfindlich ist. Damit ist eine eindeutige Verbesserung gegenüber Systemen gegeben, welche den Piezosensor unmittelbar an der Frontplatte anordnen, denn bei diesen bekannten Systemen ist eine thermische Entkopplung nicht möglich. Entsprechend der Materialauswahl des verwendeten Stößels und der Stößellänge wird zusätzlich eine EMV- und ESD-geschützte Konstruktion des Tasters erreicht.
Weil der eigentliche Piezosensor komplett isoliert in der Vergussmasse angeordnet ist, ist er elektrisch isoliert und geschützt vor elektrostatischen Entladungen, die ihn zerstören könnten. Ebenso sind die elektromagnetische Verträglichkeit (also die eigentliche Abstrahlung) und die Empfangsempfindlichkeit gegenüber schädlichen Einstrahlungen minimiert.
Es ist sogar möglich, die elastomere Vergussmasse elektrisch leitfähig (z. B. durch die Beimengung von Grafitpulver) zu machen, um diese Vergussmasse damit als Faraday'schen Käfig auszubilden. Damit wird der empfindliche Piezosensor vollständig in der als Faraday'schen Käfig ausbildenden Vergussmasse eingekapselt.
Dies gilt im Übrigen auch stellvertretend für alle anderen elektronischen Bauteile, die in der Vergussmasse eingebettet sind, insbesondere auch für die Lichtquellen.
Ebenso wirkt die so elektrisch leitfähig gemachte Vergussmasse als elektrischer Schutzschild gegen die im Bereich der darunter liegenden Platine eingebauten elektronischen Bauteile.
Es handelt sich also um eine Schirmlage, die aus der elektrisch leitfähigen Vergussmasse gebildet ist.
Damit ergibt sich also der Vorteil, dass man die Vergussmasse entweder wahlweise isolierend oder elektrisch leitfähig ausbildet.
Weil vorgesehen ist, dass die Vergussmasse durch Spalte radial im Außenbereich des Stößels bis zur Unterseite der abdeckenden Frontlage fließt, ist damit auch eine elektrisch leitfähige Anbindung einer Frontlage an eine gehäuseseitige Erdung möglich. Die elektrisch leitfähige Vergussmasse erdet dann die Frontlage.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
1: schematisiert die Draufsicht auf eine Frontlage einer Tastatur mit einer Taste, die als Reliefsymbol ausgebildet ist;
2: schematisiert einen Schnitt durch eine Tastatur mit Vergusskammern;
3: eine starke schematisierte Vergrößerung der Darstellung in 2;
4: eine zweite Ausführungsform mit einem Schnitt durch eine Tastatur im Vergleich zu der 3;
5: eine dritte Ausführungsform im Vergleich zur 3;
6: schematisiert in perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines Stößels;
7: eine zweite Ausführungsform;
8: eine dritte Ausführungsform;
9: eine vierte Ausführungsform;
10: eine fünfte Ausführungsform eines Stößels;
11: die sechste Ausführungsform mit einem asymmetrischen Stößel.
Die Tastatur besteht im Wesentlichen aus einer Frontlage 1, die aus einer dünnen Metallfolie mit z. B. einer Dicke von z. B. 0,5 mm ausgebildet ist. Statt einer metallischen Frontlage kann auch eine Kunststoff-, Glas- oder Holzfrontlage mit einer den Materialeigenschaften entsprechenden Dicke verwendet werden.
Im Bereich dieser Frontlage 1 sind ein oder mehrere Ausnehmungen 20, 21 angeordnet, durch welche jeweils eine Taste 14 hindurchragt. Die Ausnehmungen 20 in Bezug zu dem Außendurchmesser der jeweiligen Taste 14 sind so gewählt, dass sich ein sehr schmaler Spalt 19 (siehe 3) ergibt. Dieser Spalt 19 hat etwa die Abmessung eines Kapillarspaltes. Der Begriff „Taste 14” wird hier als Synonym für den vorderen frontseitigen Teil des Stößels 6 verwendet. Die Taste 14 ist somit werkstoffeinstückig mit dem hinteren (sensorseitigen) Teil dieses Stößels 6 verbunden.
Somit ist die als Reliefsymbol 7 ausgebildete Taste 14 praktisch im Presssitz in die Ausnehmung 20, 21 der Frontlage 1 eingepasst.
Die Einpassung erfolgt entweder mechanisch, so dass die Taste 14 als getrenntes Element in die Ausnehmung 20, 21 eingepasst wird oder sie wird unmittelbar an die Rückseite der Frontlage 1 angespritzt und bildet dann mit der Frontlage ein werkstoffeinstückigen Verbund. In diesem Fall würde der Spalt 19 entfallen, und es besteht ein werkstoffeinstückiger Verbund zwischen der Frontlage 1 und der Taste 14.
Die Frontlage 1 ist hierbei auf der Oberseite eines Gehäuses 2 angeordnet, wobei dieses Gehäuse 2 bevorzugt aus einen Kunststoffmaterial besteht. Es kann auch aus einem Metallmaterial, insbesondere einem Aluminiummaterial ausgebildet sein.
In dem Gehäuse 2 sind größere Ausnehmungen 21 vorhanden, die im Wesentlichen mit den kleiner dimensionierten Ausnehmungen 20 in der Frontlage 1 fluchten.
Es ist im Übrigen vorgesehen, dass die Frontlage 1 auch mit dem Gehäuse 2 hinterspritzt ist. In diesem Fall wird das aus Kunststoff bestehende Gehäuse 2 unmittelbar an die aus Kunststoff bestehende Frontlage 1 angespritzt werden.
Es ist dann ein werkstoffeinstückiger Verbund zwischen der Frontlage und dem Gehäuse 2 gegeben.
Wichtig ist nun, dass im Bereich des Gehäuses 2 einzelne Vergusskammern 22 ausgebildet sind.
Jede Vergusskammer ist gebildet durch Seitenwände des Gehäuses 2, dazugehörende Stirnwände und zusätzlich durch Gehäusestege 9, welche jeweils eine Vergusskammer definieren. Jeder Vergusskammer 22 ist bevorzugt eine Taste 14 zugeordnet.
Der Unterseite wird jede Vergusskammer 22 durch eine Leiterplatte 3 abgeschlossen, wobei in der Leiterplatte 3 Vergussöffnungen 4 für das Einfüllen des flüssigen und aushärtbaren Vergussmaterials vorgesehen sind.
Es ist selbstverständlich möglich, auch die Vergusskammer 22 größer auszugestalten, indem einige Gehäusestege 9 weggelassen werden. In diesem Falle würde in die Vergussmasse eine Vielzahl von Tasten 14 mit zugeordneten Stößeln 6 hindurchragen und wären alle von der gleichen Vergussmasse umgeben. Die Gehäusestege 9 dienen demzufolge als Lichtabschottung, um zu vermeiden, dass das Licht einer auf der Oberseite der Leiterplatte 3 angeordneten Lichtquelle 10 in die benachbarte Vergusskammer 22 gerät.
Es ist – wie ausgeführt – auch möglich, die Gehäusestege 9 wegzulassen, um dafür zu sorgen, dass in einer Vergusskammer 22 angeordnete Lichtquelle 10 auch andere Tasten von unten her beleuchtet.
Wichtig ist nun, dass die noch flüssige und aushärtbare Vergussmasse 8 über die Vergussöffnungen 4 in die Vergusskammer 22 eingeleitet wird und dort nach gewisser Zeit aushärtet.
Hierbei wird gleichzeitig der in der Vergusskammer 22 angeordnete Drucksensor 5 eingekapselt und vollständig von der Vergussmasse 8 umgeben.
Über eine Klebeschicht 11 ist die Unterseite des Stößels 6 der Taste 14 mit der druckempfindlichen Seite des Drucksensors 5 verbunden.
Um einen mechanisch spannungslosen Anschluss des Stößels 6 an die druckempfindliche Oberseite des Drucksensors 5 zu ermöglichen, ist es vorgesehen, wenn die Leiterplatte 3 beim Befestigen an dem Gehäuse 2 an Anschlägen 12 anschlägt und hierbei ein gewisser Abstand zwischen der Unterseite des Stößels 6 und der druckempfindlichen Oberseite des Sensors 5 gegeben ist. Dieser Abstand wird nun durch einen aushärtbaren Kleber 11 überbrückt, so dass beim Einpassen der Leiterplatte 3 in das Gehäuse der Kleber 11 noch flüssig ist und danach aushärtet. Auf diese Weise wird das mechanisch spannungsfreie Aufsetzen der Unterseite des Stößels 6 auf die druckempfindliche Oberseite des Sensors 5 gewährleistet.
Diese Maßnahme der Befestigung der Leiterplatte 3 in Verbindung mit der mechanischen Kopplung des Stößels 6 auf dem Drucksensor 5 erfolgt vor dem Einbringen der Vergussmasse 8 in die Vergusskammern 22.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Taste 14 als Reliefsymbol 7 ausgebildet, wie es der Gegenstand der eigenen EP 1 332 505 B1 ist. Der Offenbarungsinhalt dieser Druckschrift soll deshalb vollinhaltlich von der Offenbarung dieser Erfindung umfasst sein.
In anderen Ausführungsformen kann die Taste 14 jedoch auch lichtdurchlässig ausgebildet sein, so wie dies in 3 dargestellt ist.
Selbstverständlich ist es möglich, an der Betätigungsfläche 13 der Taste 14 unterschiedlich lichtdurchlässige Symbole aufzubringen, einzufräsen, aufzukleben oder in anderer Weise zu befestigen.
Wichtig ist nun, dass bei Druck auf die Betätigungsfläche 13 in Pfeilrichtung 15 der Stößel 6 sich hierbei lediglich im μm-Bereich (z. B. im Bereich vom 2 bis 10 μm) bewegt, beziehungsweise die mechanischen Schockwellen überträgt, welche durch einen Druck auf die dem Stößel 6 zugeordnete Taste 14 auf den ebenfalls zugeordneten Drucksensor 5 ausgelöst werden. Dieser mechanische Druck und die damit verbundene Lagenveränderung in Pfeilrichtung 15 wird über die nun ausgehärtete Kleberschicht 11 auf die druckempfindliche Seite des Drucksensors 5 weitergeleitet und bildet somit ein wegloses, nicht-taktiles Schalten aus.
Hierbei entsteht durch das vollständige Eingießen der Taste 14 mit dem Stößel 6 ein Gegendruck in Pfeilrichtung 16 auf die Unterseite der Taste 14.
Der Gegendruck in Pfeilrichtung 16 muss geringer sein als die Kraft, die in Pfeilrichtung 15 von oben her auf die Taste 14 aufgebracht ist.
Diese Kraftdifferenz wird durch die Einstellung der Shorehärte der Vergussmasse 8 eingestellt.
Wichtig ist nun, dass die gesamte Vergussmasse 8 als Lichtleiter wirkt, wobei bevorzugt wird, wenn die Vergussmasse transparent oder transluszent ist.
Hierbei senden die Lichtquellen 10 die Lichtstrahlen 18 in die Vergussmasse 8 hinein und diese Lichtstrahlen 18 werden auch an den verschiedenen dort befindlichen Flächen in den Pfeilrichtungen 17 reflektiert und auf die Unterseite, seitlichen Stirnwände und die Umgebung der Taste 14 und des Stößels 6 in die Taste 14 eingeleitet.
Die Vergussmasse streut hierbei das Licht und bildet so einen Diffusor, der für eine besonders günstige Lichtverteilung sorgt. Der Diffusor hat den Vorteil, dass die Lichtpunkte, die durch die Lichtquellen 10 ansonsten sichtbar wären, von der Oberseite der Frontlage 1 her nicht mehr sichtbar sind. Damit ist gewährleistet, dass das Reliefsymbol 7 homogen ausgeleuchtet wird bei einem Minimum von Lichtleistung, welche durch die Lichtquellen 10 aufgebracht werden muss.
In 4 ist im Wesentlichen der gleiche Aufbau wie in 3 dargestellt, so dass die dortigen Bezugszeichen auch für den Aufbau nach 4 unverändert gelten.
In Abweichung von der Konstruktion in 3 zeigt die 4 jedoch eine Frontlage 1, die bevorzugt als ununterbrochene Decklage oberhalb der Betätigungsfläche der Taste 14 angeordnet ist.
Eine solche Frontlage kann als geschlossene Decklage ausgebildet sein und besteht beispielsweise aus einer Kunststoffplatte, einer Metallplatte, einer Holzplatte, einer Glasplatte oder dergleichen mehr bestehen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass in dieser Frontlage Ausnehmungen 24 vorgesehen sind, die gegebenenfalls auch Leuchtstege 23 ausbilden, so dass durch diese Ausnehmungen das durch die Vergussmasse 8 hindurchdringende Licht, welches auch die Spalte 19, 20 durchdringt, bis in den Bereich der Frontlage 1 gelangt.
Die Frontlage kann also auch aus einem lichtdurchlässigen Material sein.
Wichtig hierbei ist, dass zur Herstellung eines solchen Tasters die Vergussmasse 8 eingegossen wird und spaltfüllend durch die Spalten 19 hindurchdringt und nach oben eine ringförmige Ausnehmung 20 gelangt, so dass auch diese ringförmige Ausnehmung von der Vergussmasse vollständig ausgefüllt ist und sich unmittelbar an der Rückseite der Frontlage 1 anschließt. Damit ist sichergestellt, dass die lichtleitende Vergussmasse 8 bis zur Rückseite der Frontlage 1 reicht. Damit werden auch alle Lichtstrahlen 18, die in den Pfeilrichtungen 17 nach oben gelangen, bis zur Unterseite der Frontlage 1 weitergeführt.
Damit sind sämtliche Hohlräume im radialen Außenbereich des Stößels 6 und der Taste 14 vollkommen luftdicht geschlossen und gegen Feuchtigkeit geschützt. Ferner bildet die Vergussmasse, die direkt an der Unterseite der Frontlage 1 im Bereich der Ausnehmung 20 ausfüllend angeordnet ist, ein mechanisches Gegenlager gegen Vandalismusangriffe auf die Frontplatte 1.
Ferner ist wichtig, dass die Oberseite der Taste 14 (oder als allgemeinere Bezeichnung hier als Stößel 6 bezeichnet) mit einem relativ harten Kleber 11b an der Rückseite der Frontlage 1 angeklebt ist, um eine kraft- und formschlüssige Kraftübertragung einer Betätigungskraft zu erreichen, die in Pfeilrichtung 15 auf die Oberseite der Frontlage 1 einwirkt.
Es wird auch bevorzugt, wenn der an der gegenüberliegenden Seite des Stößels 6 angeordnete Kleber 11a als harter und nicht elastischer Kleber ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine schwingungs- und schwundfreie mechanische Betätigungsstrecke unmittelbar von der Frontlage 1 auf die Oberseite des Drucksensors 5 erreicht.
In einer anderen Ausgestaltung kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Kleber 11a, 11b entfallen und/oder nur einer der beiden Klebeschichten 11a, 11b vorhanden sind, so dass dann anstatt der entfallenden Klebeschicht 11a, 11b ein direkter Körperkontakt zu der entsprechenden gegenüberliegenden Fläche vorliegt.
Ebenso wird anhand der 6 bis 10 noch erläutert werden, dass die Formgebung des Stößels 6 an sich in weiten Grenzen veränderbar ist, um so die Betätigungskraft, die von der Oberseite der Frontlage eingetragen wird, in Richtung auf den eingebetteten Drucksensor 5 steuern zu können.
Die 4 zeigt auch noch, dass auf der Oberseite des Gehäuses 2 eine Klebeschicht 25 angeordnet ist, die als abstandshaltende Schicht wirkt. Es bleibt hierbei offen, ob diese Klebeschicht 25 als elastomere Klebeschicht oder als harte Klebeschicht ausgebildet ist, denn sie hat nur die Aufgabe, eine feste Verbindung zwischen der Frontlage 1 und dem Gehäuse 2 herzustellen.
Die Dicke der Klebeschicht 25 bestimmt die Durchbiegung der Frontlage 1 in Pfeilrichtung 15, weil ja die Frontlage in den Bereich der Ausnehmung 20, welche mit elastischer Vergussmasse 8 gefüllt ist, hineingedrückt wird.
Damit schließt die Klebeschicht 25 unmittelbar an die radial einwärts als Ringraum ausgebildete Ausnehmung 20 an, die mit der Vergussmasse 8 ausgefüllt ist.
Damit ergibt sich der Vorteil, dass insgesamt die Frontlage 1 ausgewechselt werden kann, denn je nach Einsatz- und Designzweck können unterschiedliche Frontlagen leicht nachträglich mit dem Aufbau nach 4 verbunden werden.
Es bedarf lediglich der Auswahl einer bestimmten Frontlage 1, die dann mit Hilfe der Klebeschicht 25 und der Klebeschicht 11b eingebaut wird, wonach dann der gesamte Aufbau von hinten her mit der Vergussmasse 8 vergossen wird, die dann – bei Anwendung entsprechender Steigkanäle – bis in die Ausnehmung spaltfüllend und formfüllend einfließt.
Die 5 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine gegenüber 3 und 4 abgewandelte Ausführung, bei der die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Hier ist erkennbar, dass die Länge des Stößels 6 stark variiert werden kann, denn hier ist die Stößellänge sehr kurz und kann beispielsweise weniger als 1 mm betragen.
Damit ergibt sich ein nicht naheliegender, thermischer Entkopplungseffekt, denn es ist möglich, einen solchen Stößel aus einem thermisch widerstandsfähigen Material, wie z. B. einem keramischen Material zu gestalten, das einen geringen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Deshalb ist ein solcher Taster besonders temperaturstabil, weil eine entsprechende Wärmeausdehnung des Stößels 6 nicht stattfindet.
Der bei Piezotastaturen besonders gefürchtete Pyro-Effekt tritt hier nicht mehr auf, weil durch die thermische Entkopplung des Piezosensors 5 mit einem darüber angeordneten Keramikstößel 6 eine Temperaturleitung auf den darunterliegenden Piezosensor 5 und auch eine unerwünschte Temperaturausdehnung des Stößels 6 nicht mehr stattfindet.
Die genannte Ausführungsform in 5 kann mit allen in den vorher genannten Ausführungsbeispielen beschriebenen Beleuchtungseffekten verwendet werden. Es gelten also für diese Ausführungsform alle Erläuterungen, wie sie anhand der 1 bis 4 gegeben wurden. Daher ist ebenso möglich, den Stößel 6 nicht-lichtdurchlässig auszubilden, was dazu führt, dass nur noch der Ringraum in der Ausnehmung 20, der mit Vergussmasse 8 gefüllt ist, als leuchtender Ring vorhanden ist.
Eine solche Leuchterscheinung kann gemäß der Darstellung in 4 (siehe die dortigen Leuchtstege 23) auch nach oben durch die Frontlage 1 hindurchgeleitet werden.
Ebenso kann die Frontlage 1 aus einem lichtdurchlässigen Material ausgebildet sein und leuchtet dann, weil der Ringraum im Bereich der Ausnehmung 20, der mit Vergussmasse 8 ausgefüllt ist und durch die Lichtquellen illuminiert ist, „glimmt”.
Bei allen Frontlagen 1, die anhand der vorhergehenden Figuren beschrieben wurden, ist es nicht lösungsnotwendig, dass die Frontlage als flache Platte ausgebildet ist. Sie kann auch dreidimensional verformt sein; sie kann Prägungen, Erhöhungen oder Vertiefungen aufweisen und mit beliebigen Symbolen und Reliefen verziert sein. Die Form des Gehäuses 2 und die darauf angeordnete Klebelage 25 folgt dann der möglicherweise dreidimensional verformten Frontlage Die Länge des Betätigungsstößels 6 wird dann entsprechend justiert und der verformten Frontlage angepasst.
Die 6 bis 10 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Betätigungsstößeln, wobei die 6 eine doppelkonische Form eines Stößels 6a darstellt. Hierbei ist die obere Betätigungsfläche 26a als konische, muldenförmige Ringfläche ausgebildet, die bevorzugt konkav vertieft ist. Die Vertiefung ist bevorzugt mit dem Klebstoff 11b gefüllt, wie er anhand der vorstehenden Ausführungsbeispiele der 4 und 5 erläutert wurde.
Die Betätigungskraft, die in Pfeilrichtung 15 von oben wirkt, wird deshalb über den schmaleren eingeschnürten Querschnitt nach unten in Richtung auf die untere Betätigungsfläche 27a weitergeleitet, die formschlüssig und (durch den verwendeten Kleber) stoffschlüssig auf der Oberseite des Drucksensors 5 aufliegt.
Durch die Wahl des Flächenunterschiedes der oberen Betätigungsfläche 26a im Vergleich zur kleineren unteren Betätigungsfläche 27a wird die Betätigungskraft entsprechend eingestellt.
Selbstverständlich ist es möglich, den doppelkonischen Körper des Stößels 6a als Hohlzylinder oder als Vollzylinder auszubilden und diesen insgesamt mit Kleber zu füllen.
Wichtig hierbei ist, dass bei der Ausführungsform nach 6 die obere muldenförmige Betätigungsfläche 26a mit dem Klebstoff 11b gefüllt ist, während die untere Betätigungsfläche 27a mit dem Klebstoff 11a gefüllt ist.
Vorteil der muldenförmigen Ausbildung der Betätigungsflächen 26a, 27a ist, dass die Klebstoffaufnahme genau definiert werden kann und damit wenig Gefahr besteht, dass der Klebstoff aus der konkaven Mulde heraus austritt.
Eine ähnliche Ausführungsform zeigt die 7, wo erkennbar ist, dass eine gleiche muldenförmige Betätigungsfläche 26a vorhanden ist, dass aber die untere Betätigungsfläche 27c als abgerundete Spitze ausgebildet ist. Der Bereich der Spitze wird nicht verklebt. Im Bereich der abgerundeten anspitzten Betätigungsfläche 27c wird nicht mit der Oberseite des Drucksensors 5 verklebt. Damit wird vorausgesetzt, dass der Stößel 6b eine mechanische Vorspannung auf den Drucksensor 5 erzielt, nämlich dadurch, dass er unter mechanischer Vorspannung in den Lagenaufbau beispielsweise nach 4 oder 5 eingebaut ist. Damit wird erreicht, dass keine Vergussmasse zwischen Stößel und Sensor eindringt, weil ja die abgerundete Spitze der Betätigungsfläche 27a kraftschlüssig auf der Oberseite des Drucksensors 5 aufliegt und damit kein Raum für das Eindringen von Vergussmasse in diesen Berührungsbereich vorhanden ist.
Damit besteht die Möglichkeit, die Betätigungskraft im Bereich der angespitzten abgerundeten Betätigungsfläche 27c zu konzentrieren und eine weitere Konzentration findet dann statt, wenn statt der abgerundeten Betätigungsfläche 27, die eine relativ kleine Fläche aufweist, stattdessen eine Spitze 28 verwendet wird, die unmittelbar kraftschlüssig auf der Oberseite des Drucksensors 5 aufliegt. Damit wird auch eine Montagevereinfachung erreicht, weil lediglich eine Klebestelle für den Klebstoff 11b im Bereich der muldenförmigen Betätigungsfläche 26a notwendig ist.
In umgekehrter Weise gilt dies auch für das Ausführungsbeispiel nach 10, welches das mechanische Äquivalent zur 7 darstellt. Für diese Ausführungsform gelten alle Erläuterungen, wie sie anhand der 7 gegeben wurden. Im Unterschied hierzu ist die abgerundete Spitze 26c nach oben gerichtet und liegt an der Unterseite der Frontlage 1 an, während die Betätigungsfläche 27b wiederum muldenförmig ausgebildet ist und mit dem Klebstoff 11a an der Oberseite des Drucksensors 5 angeklebt ist.
Statt der abgerundeten relativ kleinen Betätigungsfläche 26c kann für den dort gezeigten Stößel 6e auch eine Spitze 28 verwendet werden.
Die 9 zeigt die kinematische Umkehrung zu einem Stößel 6a nach 6 und zeigt einen Stößel 6c, der in Umkehrung zu den Erläuterungen nach 6 eine relativ kleine Betätigungsfläche 26b an der Oberseite und eine größere Betätigungsfläche 27b an der Unterseite trägt. Beide Betätigungsflächen sind muldenförmig ausgebildet und werden mit den entsprechenden Klebstoffschichten 11a, 11b ausgefüllt.
Die 8 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel einen Stößel 6d, dessen Betätigungsflächen 26a, 27b relativ gleich ausgebildet sind. Der Verbindungsbereich kann entweder als eingeschnürter Konusbereich, als Hohlzylinder oder auch bauchig (konvex) ausgebildet sein, wie es die gestrichelten Linien 29 in 8 darstellen.
Bei allen Ausführungsformen gilt, dass die auf dem Drucksensor 5 aufliegende Fläche des Stößels 6a–6e auch werkstoffeinstückig mit dem Drucksensor selbst angespritzt sein kann und/oder mit der Frontlage.
Die Erfindung sieht also auch Ausführungsformen vor, bei der jeweils die Fußseite des Stößels 6a–6e werkstoffeinstückig mit der Oberfläche des Drucksensors 5 verbunden ist oder wahlweise auch die obere Stirnseite des Stößels 6a–6e werkstoffeinstückig durch Anspritzen mit der Unterseite der Frontlage 1 verbunden ist. Statt der Verbindung mit der Frontlage 1 selbst kann auch ein Einsatz in der Frontlage 1 verwendet werden, mit dem die jeweilige Betätigungsfläche 26a–c werkstoffeinstückig im Spritzgussverfahren verbunden ist.
Es ist deshalb vorgesehen, dass wenn die Frontlage 1 als Kunststoff-Overlay ausgebildet ist, dass an deren Unterseite bereits schon alle Stößel 6a–6e angespritzt sind.
Im umgekehrten Fall gilt dies auch für den Drucksensor 5, auf dessen Oberseite bereits schon die Stößel 6a–6e mit ihren entsprechenden Betätigungsflächen 27a–c werkstoffeinstückig angespritzt sind.
Nachdem der Stößel 6a–6e auch asymmetrisch ausgebildet sein kann, ergibt sich damit die Möglichkeit, dass der Stößel versetzt zu der Oberfläche des Drucksensors 5 angeordnet ist, so dass die Betätigungsflächen 26, 27 nicht unmittelbar fluchtend untereinander, sondern in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind. Dies zeigt die 11.
Damit ist der Drucksensor nicht mehr fluchtend unterhalb der Betätigungsfläche 26 zur Frontlage 1 angeordnet, und es ist deshalb möglich, direkt in dieser fluchtenden Längsachse von der oberen Betätigungsfläche 26 eine Lichtquelle anzuordnen, die damit einen direkten, geraden Lichteinfall auf die Betätigungsfläche 27 bewirkt, weil der Stößel von der Betätigungsfläche 27 abgewinkelt und versetzt zu dieser in den versetzt angeordneten Drucksensor 5 einmündet.
Dies ist in 11 dargestellt, wo erkennbar ist, dass der Stößel 6f asymmetrisch ausgebildet ist und die beiden einander zugeordneten Betätigungsflächen 26a, 27a nicht fluchtend zueinander angeordnet sind. Deshalb ist es hier möglich, dass fluchtend zur oberen Betätigungsfläche 26a eine Lichtquelle 10 angeordnet ist, die einen Punktlichtstrahl unmittelbar auf die Rückseite der Betätigungsfläche 26a leitet.
Bezugszeichenliste

1: Frontlage
2: Gehäuse
3: Leiterplatte
4: Vergussöffnung
5: Drucksensor
6: Stößel
7: Reliefsymbol
8: Vergussmasse
9: Gehäusesteg
10: Lichtquelle
11: Kleber
12: Anschlag
13: Tastaturoberfläche
14: Taste
15: Pfeilrichtung
16: Pfeilrichtung
17: Pfeilrichtung
18: Lichtstrahl
19: Spalt
20: Ausnehmung Frontlage
21: Ausnehmung Gehäuse
22: Vergusskammer
23: Leuchtsteg
24: Ausnehmung
25: Klebeschicht
26: Betätigungsfläche a, b, c
27: Betätigungsfläche a, b, c
28: Spitze
29: Linie

Claims

Beleuchteter Taster bestehend aus einer Taste (14) und einem daran angeordneten Stößel (6), wobei die von der Sichtseite einer Frontlage (1) her betätigbare Taste (14) in der Frontlage (1) eingebaut ist und mit ihrem Stößel (6) auf einen unterhalb der Frontlage (1) angeordneten Drucksensor (5) einwirkt, wobei ein oder mehrere Lichtquellen (10) unterhalb der Frontlage (1) eingebaut sind, deren Lichtstrahlen von der Sichtseite der Frontlage (1) wahrnehmbar sind, wobei mindestens der Zwischenraum unterhalb der Frontlage (1) zwischen dem Drucksensor (5) und der Tastaturoberfläche (13) der Taste (14) als Vergusskammer (22) ausgebildet ist und in diese Vergusskammer (22) eine aushärtbare Vergussmasse (8) eingefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Taste (14) mit dem daran angeordneten Stößel (6) mindestens teilweise in die Vergussmasse eingebettet ist.
Taster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontlage (1) ein oder mehrere Ausnehmungen (20) aufweist, welche jeweils von der als Reliefsymbol (7) ausgebildeten Taste (14) durchgriffen sind, wobei der Innendurchmesser der Ausnehmung (20) in Bezug auf den Außendurchmesser der Taste (14) einen Kapillarspalt (19) ausbildet, wodurch die Taste (14) in der Ausnehmung (20) der Frontlage (1) nahezu als Presssitz eingepasst ist.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taste (14) eine Berührungsfläche (13) aufweist und in der Ausnehmung (20) als getrenntes Element eingepasst ist oder unmittelbar an die Rückseite der Frontlage (1) angespritzt ist und einen werkstoffeinstückigen Verbund ausbildet.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontlage (1) auf der Oberseite eines Gehäuses (2) angeordnet ist oder das Gehäuse (2) an die Frontlage (1) angespritzt ist und einen werkstoffeinstückigen Verbund ausbildet, wobei das Gehäuse Ausnehmungen (21) aufweist, welche im wesentlichen mit den Ausnehmungen (20) in der Frontlage (1) fluchten.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einzelne Vergusskammern (22) aufweist, wobei jede Vergusskammer (22) mittels Seiten- und zugehörige Stirnwände des Gehäuses (2) und Gehäusestege (9) gebildet ist und vorzugsweise zur Aufnahme einer Taste (14) ausgebildet ist.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Taste (14) in Richtung des Drucksensors (5) einen werkstoffeinstückig angeordneten Stößel (6) aufweist, welcher mit seiner freien Unterseite mittels einem aushärtbaren Kleber (11) mit der druckempfindliche Oberfläche des Drucksensors (5) verbunden ist und eine mechanische Druckübertragung von der Betätigungsfläche (13) der Taste (14) in Pfeilrichtung (15) über den ausgehärteten Kleber (11) auf den Drucksensor (1) ausbildet.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergusskammer (22) mittels einem flüssigen und aushärtbaren Vergussmaterial befüllt wird, welches über angeordnete Vergussöffnungen (4) in einer das Gehäuse verschließenden Leiterplatte (3) der Vergusskammer (22) eingeleitet ist und den in der Vergusskammer (22) angeordneten Teil der Taste (14) und den Drucksensor (5) umschließt.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die im Gehäuse (2) angeordneten Gehäusestege (9) eine Lichtabschottung des erzeugten Lichtstrahls (18) für benachbarte Vergusskammern (22) ausbilden.
Taster nach einem der vorher genannten Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse eine definierte Shorehärte aufweist.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnwände des Gehäuses (2) Anschläge (12) aufweisen, welche beim Befestigen der Leiterplatte (3) an dem Gehäuse (2) einen Abstand zwischen der Unterseite des Stößels (6) und der druckempfindlichen Oberfläche des Drucksensors (5) ausbilden, wodurch ein mechanisch spannungsloser Anschluss des Stößels (6) beim Einpassen der Leiterplatte (3) in das Gehäuse (2) vor dem Einbringen der Vergussmasse (8) in die Vergusskammer (22) gewährleistet ist.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung der Betätigungsfläche (13) in Pfeilrichtung (15) der entstehende, mechanische Druck aufgrund des vollständigen Eingießens der Taste (14) mit dem Stößel (6) einen Gegendruck in Pfeilrichtung (16) auf die Unterseite der Taste (14) erzeugt, wobei der erzeugte Gegendruck geringer als die erzeugte Kraft aufgrund einer einstellbaren Shorehärte der Vergussmasse (8) ausgebildet ist.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die von der angeordneten Lichtquelle (10) in die Vergussmasse (8) hinein gesendete Lichtstrahlen (18) an unterschiedlichen Flächen in Pfeilrichtung (17) reflektieren und auf die Unterseite, seitlichen Stirnwände und die Umgebung der Taste (14) und des Stößels (6) in die Taste (14) einleiten, wobei die Vergussmasse (22) die Lichtstrahlen (18) streut und einen Diffusor ausbildet, welcher von der Oberseite der Frontlage (1) sichtbare Lichtpunkte der Lichtquelle (10) vermeidet und das Reliefsymbol mit einem Minimum von erzeugter Lichtleistung homogen ausleuchtet.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (8) lichtleitend ausgebildet ist.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (8) elektrisch isolierend ausgebildet ist
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (8) elektrisch leitfähig ausgebildet ist.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontlage (1) über die elektrisch leitfähige Vergussmasse (8) mit dem Gehäuse (2) und gegebenenfalls mit elektrischen Funktionselementen elektrisch leitend verbunden ist.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontlage (1) als ununterbrochene Decklage oberhalb der Betätigungsfläche der Taste (14) angeordnet ist.
Taster nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite der Taste (14) mit einem relativ harten Kleber (11b) an der Rückseite der Frontlage (1) angeklebt ist
Taster nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass auch die sensorseitige Seite des Stößels (6) mit einem Kleber (11a) auf der Oberseite des Drucksensors (5) angeklebt ist.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite des Gehäuses (2) eine Klebeschicht (25) angeordnet ist, die als abstandshaltende Schicht für die darauf befestigte Frontlage (1) dient.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeschicht (25) unmittelbar an die radial einwärts als Ringraum ausgebildete Ausnehmung (20) anschließt, die mit der Vergussmasse (8) ausgefüllt ist und dass die Dicke der Klebeschicht (25) die Durchbiegung der Frontlage (1) bestimmt.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der der Taste (14) zugeordnete Stößel aus einem Material geringster Wärmeausdehnung, z. B. Keramik, besteht.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 22 dadurch gekennzeichnet, dass die durchgehende und ununterbrochene Frontlage (1) aus einem lichtdurchlässigen Material ausgebildet ist und sichtseitig leuchtet, weil der Ringraum im Bereich der Ausnehmung (20) durch die Illumination der Vergussmasse (8) selbst leuchtet.
Taster nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (6, 6a–6f) eine doppelt-kegelige Gestalt aufweist.
Taster nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Betätigungsfläche (26a) der Stößel (6, 6a–6f) als konische, muldenförmige Ringfläche ausgebildet ist, die bevorzugt konkav vertieft ist.
Taster nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass auch die untere Betätigungsfläche (27a) der Stößel (6, 6a–6f) als konische, muldenförmige Ringfläche ausgebildet, die bevorzugt konkav vertieft ist.
Taster nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der oberen Betätigungsfläche (26a) der Stößel (6, 6a–6f) von der Größe der unteren Betätigungsfläche (27a) verschieden ist.
Taster nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der der oberen Betätigungsfläche (26a) des Stößels (6, 6a–6f) zugeordnete Kleber (11b) in seiner Konsistenz, Härte und Zusammensetzung von dem der unteren Betätigungsfläche (27a) zugeordneten Kleber (11a) abweicht.
Taster nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Betätigungsflächen (26a, 27a) der Stößel (6, 6a–6f) als Spitze (26c, 27c, 28) ausgebildet ist.
Taster nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Fußseite des Stößels (6a–6f) werkstoffeinstückig mit der Oberfläche des Drucksensors (5) verbunden ist.
Taster nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass auch die obere Stirnseite des Stößels (6a–6f) werkstoffeinstückig durch Anspritzen mit der Unterseite der Frontlage (1) verbunden ist.
Taster nach einem der Ansprüche 24 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einsatz in der Frontlage (1) vorhanden ist, mit dem die jeweilige Betätigungsfläche (26a–c) des Stößels (6, 6a–6f) werkstoffeinstückig im Spritzgussverfahren verbunden ist.
Taster nach einem der Ansprüche 24 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (6a–6f) versetzt zu der Oberfläche des Drucksensors (5) angeordnet ist, und dass die Betätigungsflächen (26, 27) nicht unmittelbar fluchtend untereinander, sondern in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind.