DE9111790U1 - Eingabe-Tastatur für Computer o.dgl. - Google Patents

Description

19. September 1991

TA TRIUMI'H-ADLLR AG, Further Strasse 212, 8500 Nürnberg 80

Eingabe-Tastatur für Computer oder dergleichen

Die Erfindung betrifft eine Eingabe-Tastatur für Computer, Schreibmaschinen, Kommunikationsgeräte oder dergleichen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Eingabe-Tastaturen weisen an einer unterhalb der Führungsplatte für die Tasten angeordneten Leiterplatte jeweils jeder laste zugeordnet durch Tastendruck betätigbare Schalteinrichtungen auf, wobei es sich beispielsweise um zwei auf der Leiterplatte aufgedruckte Kontaktflächen handeln kann, die von einem auf Tastendruck über einen Betätigungsstößel verschiebbaren Schaltkontakt überbrückbar sind. Ebenso ist eine sogenannte Schaltfolie denkbar, bei der durch Tastendruck über den Betätigungsstößel zwei in Ruhelage mit Abstand übereinander angeordnete Leiterbahnen in elektrischen Kontakt gebracht werden.

Die Übertragung des Tastendrucks auf den Betätigungsstößel erfolgt bei bekannten Tastaturen durch Zwischenlage einer metallischen Schraubenoder Blattfeder zwischen den Stößel und der Taste. Neben der Übertragung des Tastendruckes auf den Betätigungsstößel dient diese Feder gleichzeitig zur Rückstellung der Taste, wenn diese losgelassen wird. Weiterhin wird durch die Zwischenlage der Federn die Schalteinrichtung selbst vor Überbeanspruchung oder Beschädigung geschützt, da die Taste nicht direkt

auf diese, sondern eben unter Zwischenschaltung der Feder auf den Betätigungsstößel wirkt. Die Schalteinrichtung wird also immer nur mit der definierten Federkraft beaufschlagt.

Nachteilig bei den bekannten Tastaturen ist die Tatsache, daß sich durch das zusätzliche Federelement der Montage- und Herstellungsaufwand für die Tastatur erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tastatur der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß sie mit geringerem Montage- und Herstellungsaufwand zu fertigen ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegeben, wonach jedes Federelement einstückig mit dem jeweils zugeordneten Betätigungsstößel ausgebildet ist und aus federelastischem Kunststoffmaterial besteht. Durch diese Maßnahme entfällt die Feder als einzelnes Bauteil, was sich insbesondere auch im Hinblick auf eine automatische Fertigung vorteilhaft auswirkt. Metallische Schraubenfedern, wie sie beim Stand der Technik eingesetzt werden, sind nämlich für Handhabungsautomaten nur relativ schwierig zu manipulierende Gegenstände. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung bleiben jedoch trotz des Wegfalls der metallischen Federn die damit verbundenen Vorteile erhalten. Das Kunststoff-Federelement überträgt nämlich nur einen definierten Druck entsprechend seiner Federcharakteristik auf den Betätigungsstößel und damit auf den Schaltkontakt, womit dieser vor Beschädigung geschützt wird.

In den Unteransprüchen 2 bis 7 sind verschiedene Konfigurationen für das Federelement angegeben. So kann dieses beispielsweise aus mindestens zwei Federarmen bestehen, die sich jeweils ausgehend vom Betätigungsstößel in parallel zur Tastendruckrichtung verlaufenden, mit Abstand zueinander angeordneten Ebenen schräg zur Druckrichtung erstrecken. Die Federarme können dabei linear oder zick-zack-förmig verlaufen. Alternativ können auch ein schraubenfederförmiger Federarm oder zwei derartige Federarme nach Art einer Doppelhelix angeordnet sein. Durch die im An-

spruch 4 angegebenen Maßnahmen wird dabei eine besonders geringe Materialbeanspruchung bei der Deformation zick-zack-förmiger Federarme erzielt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß das Federelement als Faltenbalg ausgebildet ist.

Welches Federelement zum Einsatz kommt, hängt im wesentlichen von der gewünschten Federweg-Kraft-Kennlinie, vom zum Einsatz kommenden Material, von der gewünschten Bauhöhe usw. ab. Durch entsprechende Auswahl der Federelementkonfiguration und des Materials kann beispielsweise die Bauhöhe des aus Taste, Federelement und Betätigungsstößel bestehenden Tastenmoduls für den Einsatz in einem Laptop- oder Notebook-Computer erheblich reduziert werden.

Der im Anspruch 8 angegebene Lagerkopf an jedem Federelement hat verschiedene Aufgaben. So dient er einerseits zur Abstützung des Federelementes an der Taste, andererseits gehen die den Betätigungsstößel abgewandten Enden der gegebenenfalls recht filigranen Federarme in diesen Lagerkopf einstückig über, so daß die Federarme wirkungsvoll vor Beschädigung geschützt sind.

Durch die im Anspruch 9 angegebene Fixierung des Lagerkopfs in einer Ausnehmung an der Unterseite der Taste ist eine Führung des Stößels nicht mehr notwendig, da dies über die exakte Führung der Taste selbst bewerkstelligt wird. Damit kann der Betätigungsstößel mit größeren Toleranzen gefertigt werden, wodurch sich auch die Kosten für dessen Formwerkzeuge reduzieren.

Eine besonders montagefreundliche Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ist in Anspruch 10 angegeben, wonach die einander zugeordneten Tasten, Federelemente und Betätigungsstößel jeweils einstückig miteinander ausgebildet sind. Jedes Tastenmodul stellt also ein einziges Bauteil dar, das sowohl manuell als auch von Handhabungsautomaten besonders leicht

manipuliert werden und mit einem einzigen Arbeitsschritt in die Führungsplatte der Tastatur eingesetzt werden kann.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Tastenmodul im Schnitt in einer zur Tastendruckrichtung parallelen Ebene,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Tastenmodul gemäß Fig. 1 in teilweise geschnittener Darstellung,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Tastenmodul in einer zur Tastendruckrichtung parallelen, zur Schnittebene gemäß Fig. 1 senkrechten Ebene,

Fig. 4 bis 6 schematische Seitenansichten des Betätigungsstößels des Tastenmoduls mit Federelementen in unterschiedlichen Konfigurationen und

Fig. 7 eine Detaildarstellung der Federarme eines Tastenmoduls gemäß den Fig. 1 bis 3.

Eine erfindungsgemäße Eingabe-Tastatur weist eine Vielzahl der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Tasten 1 auf, die an ihrer Oberseite 2 ergonomisch geformt sind. Jeder Taste 1 ist ein Betätigungsstößel 3 mit einstückig angeformten Federelement 4 zugeordnet. Jedes aus Taste 1, Betätigungsstößel 3 und Federelement 4 gebildete Tastenmodul ist in einer gemeinsamen Führungsplatte 5 in einer entsprechenden Ausnehmung 6 in Tastendruckrichtung D senkrecht zur Plattenebene verschiebbar geführt. Unterhalb der Führungsplatte 5 ist eine als Schaltfolie ausgebildete Leiterplatte 7 angeordnet, in deren vom Betätigungsstößel 3 beaufschlagten Be-

reich eine Kontaktstelle aus zwei übereinanderliegenden, im unbeaufschlagten Zustand senkrecht voneinander beabstandeten Leiterbahnen als Schalteinrichtung ausgebildet ist. Durch Tastendruck und einen entsprechenden Druck des Betätigungsstößels 3 auf die Leiterplatte 7 werden deren beide Leiterbahnen in Kontakt gebracht, womit ein von der Steuerelektronik der Tastatur in üblicher Weise verarbeitbares Steuersignal generiert wird.

Die Führungsplatte 5 weist um jede ihrer Ausnehmung 6 einen entgegen der Druckrichtung D abstehenden, umlaufenden Kragen 8 auf, von dessen freien Rand an zwei gegenüberliegenden Seiten Verriegelungsnasen 9 (Fig. 1) nach außen abstehen. Von der Unterseite 10 jeder Taste 1 stehen Laschen 11 ab, die jeweils Durchbrechungen 12 aufweisen, in die jeweils eine Verriegelungsnase 9 des Kragens 8 der Führungsplatte 5 eingreift. Die Laschen 11 dienen gleichzeitig mit weiteren Führungen 15 (Fig. 3) an der Unterseite 10 der Taste 1 im Zusammenwirken mit dem Kragen 8 der Führungsplatte 5 zur Verschiebeführung der Tasten 1 in Tastendruckrichtung D.

Die in den Fig. 1 bis 3, 5 und 6 gezeigten Betätigungsstößel 3 sind als in Draufsicht aus Tastendruckrichtung D quadratische, flache Platten ausgebildet, von deren Unterseite eine flache, seitlich abgerundete Kontaktdruckpille 16 absteht. Der Betätigungsstößel 3 ist über seitliche Führungsschienen 17 in der Ausnehmung 6 der Führungsplatte 5 in Tastendruckrichtung D sauber geführt.

Von der Oberseite des Betätigungsstößels 3 steht jeweils das einstückig angeformte Federelement 4 ab, das an seinem dem Betätigungsstößel 3 abgewandten Ende in einen einstückig angeformten Lagerkopf 18 mündet, der ebenfalls als in Draufsicht quadratische Platte ausgebildet ist.

Von dessen Oberseite steht entgegen der Tastendruckrichtung D ein im Querschnitt kreuzförmiger Vorsprung 19 ab, der in eine Aufnahme an der

Unterseite 10 der Taste 1 eingepreßt ist. Die Aufnahme ist durch einen im Querschnitt quadratischen Kragen 20 gebildet.

Bei dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten Federelement handelt es sich um zwei Federarme 21, 22, die sich ausgehend von den diametral gegenüberliegenden Eckpunkten des Betätigungsstößels 3 zick-zack-förmig jeweils in einer zur Tastendruckrichtung D parallelen und durch die entsprechende Seitenkante 23, 24 des Betätigungsstößels 3 verlaufende Ebene nach oben zum Lagerkopf 18 erstrecken. Die Federarme 21, 22 verlaufen mit ihren einzelnen Schrägstreben 25 also schräg zur Tastendruckrichtung D.

In Fig. 7 ist der Federarm 22 im Detail dargestellt. Daraus wird deutlich, daß sich dessen beide Schenkel 25 ausgehend vom gemeinsamen Scheitel 26 in Richtung zum freien, in den Lagerkopf 18 übergehenden Ende bzw. zum in den Betätigungsstößel 3 übergehenden Ende hin verjüngen. Bei einer Breite von etwa 2 mm verringert sich somit die Dicke d der Schenkel 25 beispielsweise von etwa 0,4 mm auf 0,2 mm.

Eine den Fig. 1 bis 3 ähnliche Konfiguration des Federelementes 4 ist in Fig. 5 gezeigt. Hier umfassen die Federarme 2&Ggr;, 22' drei statt zwei Schrägstreben 25.

Gemäß Fig. 6 sind die beiden Federarme 21", 22" jeweils schraubenfederförmig gewunden und nach Art einer Doppelhelix angeordnet.

Fig. 4 zeigt ein Federelement 4, das als Faltenbalg 26 ausgebildet ist, wobei der Betätigungsstößel 3' in Draufsicht kreisförmig ausgebildet ist.

Allen Federelementen 4 ist gemeinsam, daß durch sie der Betätigungsstößel 3 unter einer geringen Vorspannung zwischen der Taste 1 und der Leiterplatte 7 eingesetzt ist. Damit wird die Rückführung der Taste 1 in ihre in Fig. 1 gezeigte Ausgangslage gewährleistet. Durch die Vorspannung wird natürlich eine geringere Kraft auf die Leiterplatte 7 ausgeübt, als für das Zusammenführen der Leiterbahnen notwendig ist. Die zusätzliche

Kraft wird erst durch das Niederdrücken der Taste 1 und das entsprechende Anwachsen der vom Federelement 4 auf die Leiterplatte 7 ausgeübten Kraft erzielt.

Claims (10)

Schutzansprüche

1. Eingabe-Tastatur für Computer, Schreibmaschinen, Kommunikationsgeräte oder dergleichen mit

- einer Vielzahl von Tasten (1), die jeweils gegen die Kraft eines Federelementes (4) verschiebbar gelagert sind,

- einer Führungsplatte (5), an der jede Taste (1) etwa senkrecht zur Plattenebene verschiebbar geführt ist,

- einer unterhalb der Führungsplatte 5 angeordneten Leiterplatte 7, die jeder Taste 1 zugeordnet durch Tastendruck betätigbare Schalteinrichtung aufweist,

- Betätigungsstößeln (3), die jeweils einer entsprechenden Taste (1) zur Übertragung des Tastendrucks auf die Schalteinrichtung zugeordnet und in Ausnehmungen (6) der Führungsplatte (5) etwa senkrecht zur Plattenebene verschiebbar gelagert sind,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes aus federelastischem Kunststoffmaterial bestehende Federelement (4) einstückig mit dem jeweils zugeordneten Betätigungsstößel (3) ausgebildet und jeweils zwischen Taste (1) und Betätigungsstößel (3) angeordnet ist.

2. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Federelement (4) mindestens zwei Federarme (21, 2&Ggr;, 22, 22') aufweist, die sich jeweils ausgehend vom Betätigungsstößel (3) in parallel zur Tastendruckrichtung (D) verlaufenden, mit Abstand zueinander angeordneten Ebenen schräg zur Tastendruckrichtung (D) erstrecken.

3. Tastatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Federarm (21, 21', 22, 22') zick-zack-förmig verläuft.

4. Tastatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (25) der zick-zack-förmigen Federarme (21, 21\ 22, 22') ausgehend vom gemeinsamen Scheitel (26) zweier Schenkel (25) in Richtung ihrem freien bzw. in den Betätigungsstößel (3) übergehenden Ende hin sich verjüngend

ausgebildet sind.

5. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Federelement (4) mindestens einen schraufenfederförmigen Federarm (21", 22") aufweist.

6. Tastatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei schraubenfederförmige Federarme (2&Ggr;", 22'") vorgesehen sind, die nach Art einer Doppelhelix angeordnet sind.

7. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (4) als Faltenbalg (26) ausgebildet ist.

8. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Federelement (4) an seiner dem Betätigungsstößel (3) abgewandten Ende einen einstückig angeformten Lagerkopf (18) aufweist.

9. Tastatur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkopf (18) in einer Ausnehmung (Kragen 20) an der Unterseite (10) der Taste (1) fixiert ist.

10. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß einander zugeordnete Tasten (1), Federelemente (4) und Betätigungsstößel (3) einstückig miteinander ausgebildet sind.