DE2459464B2 - Tastaturvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Tastaturvorrichtung mit einer Trägerplatte und einem darüber angebrachten Tastenfeldteil, das mehrere einteilige Tasten aufweist, die an einer Seite einstückig mit dem Tastenfeldteil so verbunden sind, daß sie bezüglich des Rests des Tastenfeld te ils beweglich sind, während sie auf den übrigen Seiten von einem Schlitz im Tastenfeldteil umgeben sind.

Eine solche Tastaturvorrichtung ist bereits bekannt. Bei dieser bekannten Tasiaturvorrichtung sind die einzelnen Drucktasten über Schiebestangen angeordnet, die so mit den Tasten zusammenwirken, daß beim Niederdrücken einer Taste eine Verschiebung der Stangen erfolgt, die zur Verstellung eines Zählwerks ausgenutzt wird |e nachdem, welche Taste gedrückt wird, ist die Verschiebung kleiner oder größer, so daß im Zählwerk die entsprechende Zahl erscheint. Die einzelnen Tasten sind dabei über gleichmäßig dicke Verbindungsabschnitte mit dem Rest des Tastenfeldteils verbunden. Diese Verbindungsabschnitte verbiegen sich beim Niederdrücken der Tasten in ihrer ganzen Länge, was zur Folge hat, daß geringfügige Dickenunterschiede der Verbindungsabschnitte zu unterschiedlichen Betätigungskräften der einzelnen Tasten führen. Wie schon angegeben, dienen die Tasten der bekannten Tastaturvorrichtung der mechanischen Verstellung einer Schiehestange; elektrische Schalter werden von den Tasten nicht betätigt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tastaturvorrichtung der geschilderten Art so auszugestalten, daß sie einen zur Massenproduktion einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweist, und die Betätigung elektrischer Schalter bei Niederdrücken der einzelnen Tasten gestattet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf der Trägerplatte mehrere elektrische Schalter in einer vorbestimmten Anordnung so angebracht sind, daß sich jeweils ein Schalter unter einer Taste des darüber angeordneten Tastenfeldteils befindet, daß jeder Schalter aus zwei im Abstand voneinander auf der Trägerplatte angebrachten Kontaktteilen und aus einem federnden, mit einem Abschnitt wahlweise mit dem anderen Kontaktteil in Eingriff bringbaren Leiterelement besteht, daß der Verbindungsabschnitt zwischen jeder Taste und dem Rest des Tastenfeldteils einen Hebelabschnitt mit ausgewählter Länge und Dicke aufweist, der seitlich von der Taste absteht und an einem Ende mit der Taste verbunden ist, und daß der Verbindungsabschnitt ferner einen Gelenkabschnitt aufweist, der dünner als der Hebelabschiiitt ist und zur Bildung einer Sollbiegestelle das andere Ende des Hebelabschnitts mit dem Rest des Tastenfeldteils verbindet.

Bei der erfindungsgemäßen Tastaturvorrichtung können unmittelbar unter den Tasten angeordnete elektrische Schalter durch Niederdrücken der Tasten betätigt werden. Der Verbindungsabschnitt zwischen einer Taste und dem Rest des Ta&tenfeldteils ist so ausgebildet, daß eine örtlich begrenzte Sollbiegestelle entsteht, die gewährleistet, daß das Biegen der Verbindungsstelle stets an der gleichen Stelle in einem begrenzten Bereich mit einer für alle Tasten im wesentlichen gleichen Betätigungskraft erfolgt. Speziell bei der Anwendung für elektronische Taschenrechner ist die gleichmäßige Betätigungskraft ein sehr wichtiges Merkmal. Die erfindungsgemäße Tastaturvorrichtung ist eine; kompakte und zuverlässige Baueinheit, die aus wenigen einfach geformten Einzelteilen besteht und daher sehr kostengünstig hergestellt werden kann. Aus diesem Grund eignet sie sich besonders für die Massenproduktion und für den Einsatz bei Geräten wie Taschenrechnern, die in immer größerem Umfang Verbreitung finden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig.! eine Draufsicht auf eine Tastaturvorrichtiing nach der Erfindung mit einer zugeordneten Teilbau" gruppe, welche eine Schaltungsplatte und mehrere

diskrete Schalter enthält,

Fig.2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Tastaturvorrichtung

ρ j g 3 eine vergrößere Vertikalschnittiinsicht auf der Linie 3-3 von F ig. 1,

ρ i g. 4 eine vergrößerte Vertikalschnittansicht auf der Linie4-4 von Fig.3,und

Fig-5 'ⁿ perspektivischer Ansicht die verschiedenen Bestandteile der gesamten Tastaturvorrichtung, wobei Teile weggebrachten sind, um sichtbar zu machen, wie die verschiedenen Bestandteile zusammenpassen.

Fig-1 zeigt die wichtigsten Bestandteile der zu beschreibenden Tastaturvorrichtung. Die Tastaturvorrichtung kann aber am besten unter Bezugnahme auf Fig·5 beschrieben werden. Gemäß der Darstellung in ρ j g 5 enthält eine Tastatur eine nichtleitende Trägerpjatte 12 mit einer ebenen Unterseite 10, auf welcher mehrere Leiterbahnen angebracht u-d in einem vorgewählten Muster angeordnet sind, damit elektrische Information auf das selektive Zusammenschalten von Teilen derselben hin übertragen wird, wie in der US-PS 37 25 907 beschrieben. Gemäß der Beschreibung in dieser Patentschrift sind mehrere krampenartige Kontaktteile 14, 14 so angeordnet, daß ihre Köpfe geringfügig über die Oberseite der Trägerplatte 12 vorstehen und in Hohlräumen aufgenommen sind, die in einem isolierenden Distanzteil 16 abgegrenzt sind. Außerdem ist eine etwas kleinere Miltelkrampe 18 vorgesehen, die über die Oberseite der Trägerpls-.te 12 vorsteht. Ein kreisförmiges leitendes Leiterelement 20 in Form einer konvexen Scheibe, die vorzugsweise aus Metall besteht, ist in dem Hohlraum des Distanzteils 16 derart vorgesehen, daß sie ständig an den Oberseiten der von den Krampen gebildeten Kontaktteile 14, 14 anliegt. Durch diesen Aufbau und diese Anordnung kann ein Mittelteil jedes Leiterelements 20 selektiv an das obere Ende oder den Kopf des mittleren Kontaktteils 18 angedrückt werden.

Gemäß F i g. 5 sind achtzehn derartige Schaltelemente in der Tastatur vorgesehen, und alle diese Schaltelemente sind einander gleichartig, mit Ausnahme der Unterschiede in der Funktion. Das heißt, daß einige Schalter numerische Zeichen und andere Schalter Funktionszeichen tragen, woraus sich Unterschiede in den Leiterbahnen ergeben, die auf der unteren Fläche tO der Trägerplatte 12 gebildet sind. Diese Trägerplatte 12 hat elektrische Auslaßanschlüsse, die an der Vorderkante vorgesehen sind, wie bei 22 in F i g. 5 angegeben. Hinsichtlich einer ausführlicheren Erläuterung der Konfiguration der Trägerplatte und des Distanzteils zusammen mit den verschiedenen Schaltelementen wird auf die obengenannte Patentschrift verwiesen.

Weiterhin mit Bezug auf F i g. 5 sei angemerkt, daß die Teilbaugruppe, die in der obengenannten Patentschrift beschrieben ist, auch vorzugsweise eine Schicht aus thermoplastischem Material 24, wie etwa Mylar, enthält, die dazu dient, die scheibenförmigen Leiterelemente 20, in ihrer Lage in den zugeordneten Hohlräumen festzuhalten, die in dem Distanzteil gebildet sind. Eine Abdeckblende 28 kann zwar über dem zu beschreibenden Tastenfeldteil 26 liegend angeordnet sein, die Fig. 1, 2 und 3 zeigen jedoch das Tastenfeldteil 26 in mit der oben beschriebenen Teilbaugruppe zusammengebautem Zustand ohne die Abdeckbiende*. Wie zu erkennen ist, können die Trägerplatte 12, das Distanzteil 16, das Tastenfeldteil und die Abdeckblende 28 in jeder herkömmlichen Weise zusammengehalten sein.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß mehrere Schalter in einem vorbestimmten Muster auf einer Teilbaugruppe in der Tastaturvorrichtung angeordnet sind. Es sei aber bemerkt, daß es sich bei diesen verschiedenen Schaltelementen jeweils um normalerweise geöffnete Schaltelemente handelt, die geschlossen werden können, indem der mittlere Teil der Leiterelemente 20 so niedergedrückt wird, daö er die jedem der einzelnen Schalter zugeordneten Kontaktteile 14 und 18 überbrückt. Es werden nun insbesondere der räumliche konstruktive Aufbau jeder dieser einzelnen Drucktasten sowie die Teilbaugruppe der Tastaturvorrichtung ausführlich beschrieben.

Gemäß F i g. 1 hat das einstückige Tastenfeldteil 26 •5 eine insgesamt rechteckige Form, und es hat nach Größe und Gestalt insgesamt die gleiche Ausdehnung wie die darunter liegende Teilbaugruppe, welche die Trägerplatte 12 und das Distanzteil 16 sowie die die verschiedenen Schalter bildenden Bestandteile und die Mylar-Schicht 24 enthält Das Tastenfeldteil 26 hat vorzugsweise Haltenuten 30 und 32, die zum Festlegen dieses Teils in einer anderen Anordnung oder zum Festlegen einer Abdeckblende 28 in bezug auf das Tastenfeldteil verwendet werden können. Das Tasten- *5 feldteil 26 enthält, wie dargestellt, achtzehn Drucktasten 34, 34, die jeweils in einer noch zu beschreibenden Weise an dem rechteckigen Tastenfeldteil 26 angeformt sind. Das rechteckige Tastenfeldteil 26 hat außerdem einen vorstehenden Teil 36, der zum Festlegen des rechteckigen Tastenfeldteils 26 in der Abdeckblende 28 dient. Der Vorderstreifen 22 bildet einen Teil der Trägerplatte 12, wie oben kurz angegeben. Ein kleinerer Haltestreifen an der Ober- oder Rückseite der Tastatur ist außerdem vorgesehen.

Die F i g. 3 und 4 zeigen in zueinander senkrechten Vertikalschnittansichten den Aufbau jedes der Tastenelemente des Tastenfeldteils 26. Außerdem ist die Trägerplatte 12 dargestellt, welche auf ihrer Unterseite die gedruckten Schaltungsmuster trägt und als Träger für die krampenförmigen Kontaktteile 14 und 18 und das Distanzteil 16 dient. F i g. 3 zeigt sowohl die normale konvexe Form für jedes der Leiterelemente jedes Schalters als auch den verformten Zustand dieser Leiterelemente. Die Elemente 20 sind jeweils so vorgeformt, daß in dem Material eine ständige mechanische Spannung vorhanden ist, die bewirkt, daß jede eine Lage einnimmt, wie sie bei jedem der Schalter dargestellt ist, mit Ausnahme des Schalters, bei dem ein Finger F dargestellt ist, der eine der Drucktasten niederdrückt und dadurch die mechanische Eigenvorspannung in dem zugeordneten Leiterelement überwindet, damit die Kontaktteile überbrückt und dieser betreffende Schalter geschlossen wird, wie oben beschrieben wurde. Die Mylar-Schicht 24 ist in F i g. ebenfalls in ihrer normalen Lage dargestellt. Jede Drucktaste 34 hat einen nach unten vorstehenden Ansatz 38, der entweder an der Oberseite dieser Mylar-Schicht 24 anliegt oder geringen Abstand von derselben hat.

Gemäß F i g. 1 hat jede Drucktaste 34 eine hochstehende rechteckige Fläche, die sich oberhalb der Oberseite des Tastenfeldteils 26 und außerdem etwas oberhalb der Oberseite der Abdeckblende 28 erstreckt, welche in den Fig.3 und 4 insgesamt durch eine ⁶5 gestrichelte Linie dargestellt ist Die Außen- oder Oberseite des Tastenfeidteiis ist ansonsten eben und hat mehrere insgesamt U-förmige Schlitze, wie am besten in F i g. 1 gezeigt, die jeweils einer Drucktaste des

einstückigen Tastenfeldteils 26 zugeordnet sind. Jede Drucktaste 34 hat außerdem einen angeformten, seitlich vorstehenden Flansch 39, der sich auf mindestens einer Seite und vorzugsweise längs drei Seiten der Druckta^s erstreckt, wie in den F i g. 1 und 3-5 gezeigt ist. Die Drucktasten 34 weisen außerdem jeweils einen Teil einen Verbindungsabschnitt mit einem Gelenkabschnitt 40, mittels welchem die Taste einstückig mit dem Tastenfeldteil 26 verbunden ist. Diese Verbindungsabschnitte weisen außerdem jeweils einen Hebelabschnitt 42 auf, der im Querschnitt etwas dicker ist als der Gelenkabschnitt 40 und einstückig sowohl mit diesem Gelenkabschnitt 40 als auch mit dem die Drucktaste 34 bildenden hochstehenden Teilen jedes Tastenelements verbunden ist.

Wie am besten in F i g. 1 gezeigt ist, ist jeder U-förmige Schiit/, z. T. durch die beiden gegenüberliegenden Seitenwände des rechteckigen Drucktastenteils 34 und zum Teil durch die quer unterteilten Seitenkanten des Verbindungsabschnitts der Taste selbst begrenzt. Auf diese Weise dient auch der Gelenkabschnitt 40 zum Begrenzen der oberen Enden jedes der Schenkel der U-förmigen Schlitze. Nach Fig.4 hat jede Drucktaste 34 insgesamt eine umgedrehte becherförmige Konfiguration und eine etwas geringere Gesamtdikke als die Dicke des Rests des Tastenfeldteils 26 hat. Insbesondere befindet sich gemäß den F i g. 3 und 4 die untere Innenfläche des Tastenfeldteils in geringem Abstand von und vorzugsweise in Berührung mit der Mylar-Schicht 24. Andererseits ist die Unterseite jeder Drucktaste im Abstand über der Oberseite der Mylar-Schicht 24 angeordnet, um für jede der in der F i g. 3 dargestellten Weise niederzudrückende Drucktaste 34 freien Raum zu schaffen. Das freie Ende jedes hebelartigen Veirbindungsabschnitts ist vorzugsweise unterschnitten oder geringfügig abgetragen, um weiteren freien Raum zwischen der Unterseite jeder niedergedrückten Drucktaste 34 und der darunter liegenden Mylar-Schicht 24 zu schaffen. Die Flansche 39 an der Drucktaste dienen zum Verschließen der U-förmigen Schlitze in dem Tastenfeldteil, wobei sie aber die Verschiebung der Drucktasten gestatten; das Eindringen von Staub u. dgl. um die Drucktasten herum wird dadurch auf ein Minimum verringert. Der nach unten vorstehende Ansatz 38 jeder Taste ist nach F i g. 3 vorzugsweise an dem sich quer erstreckenden Wandteil der hohlen Drucktaste 34 gegenüber dem das freie Ende bildenden Teil des Verbindungsabschnitts gebildet.

Die Abdeckblende 28 wird dann vorzugsweise so über das Tastenfeldteil 26 gelegt, daß sich die Drucktasten 34 durch die betreffenden öffnungen in der Abdeckblende erstrecken. Diese Konfiguration ist mechanisch vorteilhaft hinsichtlich der Kraftausübungsoberseite der Taste 34, da das Biegen der Taste um den Gelenkabschnitt 40 erleichtert wird. Das heißt, daß nur die Oberseiten der Drucktasten 34 durch die Abdeckblendenöffnungen hindurch in einer Position freiliegen, in welcher der Finger F auf sie drücken kann. Wenn somit die Drucktasten durch den Finger niedergedrückt werden, wird die Druckkraft über die gleichmäßige Länge des Hebels 42 ausgeübt, um sicherzustellen, daß, die Drucktasten bei Ausübung eines gleichmäßigen Drucks in einem gleichmäßigen Ausmaß bewegt werden, und die Leiterelemente 20 unterhalb der Drucktasten vollständig niederzudrücken. Es sei außerdem bemerkt, daß die Fläche mit verringertem Querschnitt, die bei jedem der einzelnen Tastengelenke 40 vorliegt, vorzugsweise durch eine Nut gebildet ist, die in der Unterseite des Tastenfeldteils 26 gebildet ist; in der Draufsicht von F i g. 1 erscheint diese Nut daher nicht. Diese Konstruktion hebt die wirksame Gelenklinie der Drucktaste mit Bezug auf die darunterliegende Teilbaugruppc an, welche die Leiterelemente 20 und die Mylar-Schicht 24 enthält. Außerdem ist die Abdeckblende 28 über die Drucktastenflansche 39 gelegt, und das Verhindern des Eindringens von Staub u.dgl. in die U-förmigen Schlitze um die Drucktasten herum zu unterstützen, wie bereits erwähnt wurde, und um zu verhindern, daß die Drucktasten nach oben über ihre normale Position, wie sie in Fig.3 gezeigt ist, angehoben werden können. Diese letztgenannten Merkmale sind bei Tastaturen für Taschenrechner u. dgl. wichtig, bei welchen es vorkommen kann, daß die Tasten sich in einem Taschenfutter verfangen und angehoben werden, wenn der Rechner aus der Tasche entnommen wird.

Sämtliche Drucktasten sind also in einem einstückigen Tastenfeldteil gebildet und jede Drucktaste isl durch einen Gelenkabschnitt über einen einstückig angeformten Hebelteilabschnitt einstückig mit derr Tastenfeldteil verbunden. Die sich ergebende Anord nung hat beträchtlich weniger Teile und ist deshalb mi geringeren Kosten montierbar als die meisten bekann ten Konstruktionen. Außerdem hat jede Drucktasu eine mechanische Kraftverstärkung infolge des hebelar tigen Aufbaus jeder Drucktaste. Die Drucktaste! können durch Verhaken an Kleidung od. dgl. nicht übe ihre normale Ebene angehoben werden und Staub un< Flusen sowie die Ränder von Papieren werden darai gehindert, um die Drucktasten herum in die Tastaüi einzudringen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Tastaturvorrichtung mit einer Trägerplatte und einem darüber angebrachten Tastenfeldteil, das mehrere einteilige Tasten aufweist, die an einer Seite einstückig mit dem Tastenfeldteil so verbunden sind, daß sie bezüglich des Rests des Tastenfeldteils beweglich sind, während sie auf den übrigen Seiten von einem Schlitz im Tastenfeldteil umgeoen sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Trägerplatte (12) mehrere elektrische Schalter in einer vorbestimmten Anordnung so angebracht sind, daß sich jeweils ein Schalter unter einer Taste (34) des darüber angeordneten Tastenfeldteils (26) befindet, daß jeder Schalter aus zwei im Abstand voneinander auf der Trägerplatte (12) angebrachten Kontakt teilen (14,18) und aus einem federnden, mit einem Abschnitt mit einem der Kontaktteile (14) in Kontakt stehenden und mit einem anderen, bezug-Hch des einen Abschnitts beweglichen Abschnitt wahlweise mit dem anderen Kontaktteil (18) in Eingriff bringbaren Leiterelement (20) besteht, daß der Verbindungsabschnitt (40, 42) zwischen jeder Taste (34) und dem Rest des Tastenfeldteils (26) einen Hebelabschnitt (42) mit ausgewählter Länge und Dicke aufweist, der seitlich von der Taste absteht und an einem Ende mit der Taste verbunden ist, und daß der Verbindungsabschnitt (40,42) ferner einen Gelenkabschnitt (40) aufweist, der dünner als 3" der Hebelabschnitt (42) ist und zur Bildung einer Sollbiegestelle das andere Ende des Hebelabschnitts (42) mit dem Rest des Tastenfeldteils (26) verbindet.

2. Tastaturvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Taste (34) einen druckknopfarüg über die Oberfläche des sonst ebenen Tastenfeldteils (26) vorstehenden Abschnitt aufweist, und daß der Gelenkabschnitt (40) durch eine Nut im Verbindungsabschnitt der Taste (34) in der zu den Schaltern gewandten Unterseite des Tastenfeldteils (26) gebildet ist

3. Tastaturvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der druckknopf artige Abschnitt jeder Taste (34) einen den Schlitz um die Taste gegen Eindringen von Staub abdichtenden Flansch (39) aufweist.

4. Tastaturvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Tastenfeldteil (26) eine mit Paßöffnungen zur Aufnahme der druckknopfartig vorstehenden Abschnitte der Tasten (34) versehene Abdeckblende (28) angebracht ist, an der die Flansche (39) zur Begrenzung der Auslenkung der Tasten nach oben in Anlage kommen.