[0001] Die Erfindung geht von einer Tastatur nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 aus.
[0002] Bedingt durch den allgemeinen Trend von der Analog- zur Digitaltechnik und von der
Hard- zur Software werden in zunehmendem Maße Drucktastenschalter,einzeln oder in
Tastaturen zusammengefaßt,in Geräten der Elektrotechnik, der Nachrichtentechnik und
nicht zuletzt in sogenannten Terminals oder Dateneingabevorrichtungen eingesetzt.
Es gibt eine ganze Reihe von verschiedenen Bauarten und Funktionsprinzipien für derartige
Tastaturen, die die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine darstellen. Von großer
Bedeutung für die Zuverlässigkeit, aber auch für den Kontakt Mensch - Tastatur, ist
die Art des Hubes. Neben den sogenannten Flachtastaturen mit einem Hub bis ca. 1,5
mm gibt es auch je nach Anwendungsbereich Tastaturen mit einem Hub zwischen 1,5 und
6,35 mm. Daneben werden natürlich auch Tastaturen mit Berührungsschaltern verwendet.
Allen Tastaturen mit Hub ist jedoch gemeinsam, daß die Bedienperson über das Gefühl
eine Art Rückkopplung erhalten sollte, daß die jeweilige Drucktaste betätigt worden
ist.
[0003] Es ist bereits eine Tastatur bekannt, bei der über einer mit Kontaktstellen und Leiterbahnen
versehenen gedruckten Schaltungsplatte eine Isolierstoffplatte gelegt ist, in der
eine Anzahl von Durchbrüchen vorhanden ist . Über der Isolierstoffplatte befindet
sich eine Metallplatte, in der eine größere Anzahl von domartigen Ausbuchtungen eingedrückt
worden ist, wobei die gesamte Anordnung so ist, daß diese Ausbuchtungen über den Durchbrüchen
zu liegen kommen. Wird nun eine dieser Ausbuchtungen eingedrückt, so kann eine elektrische
Verbindung zwischen den Kontaktstellen der gedruckten Schaltungsplatte für die Dauer
des Niederdrückens hergestellt werden. Wird der Druck aufgehoben, so schnappt die
Ausbuchtung wieder in ihre Ausgangslage zurück. Es dürfte bei dieser Tastatur Schwierigkeiten
insbesondere in der Massenfertigung bereiten, immer einen zumindest innerhalb der
Tastatur gleichmäßigen Anschlagwiderstand und damit eine gleiche taktile Rückkopplung
für den Benutzer zu erhalten.
[0004] Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurden bei einem anderen bekannten Drucktastenfeld
die kalottenförmigen Kontaktfedern als lose gelagerte und getrennte Tellerfedern ausgebildet.
Gegen seitliches Ausweichen sind die Tellerfedern durch eine Halteplatte aus Isoliermaterial
gesichert, in deren Öffnungen sie sich befinden. Unter der Halteplatte befindet sich
eine weitere Platte aus Isoliermaterial, die auch Durchbrüche aufweist, die die Kontaktstellen
freigeben. Wiederum unter dieser Platte ist die gedruckte Schaltungsplatte mit den
Kontaktstellen und den Leiterbahnen angeordnet. Wenngleich die taktile Rückkopplung
bei diesem Drucktastenfeld,sicher günstiger ist, so ist doch gerade in der Massenfertigung
das Einlegen von Einzelfedern montagemäßig schwieriger und aufwendiger als die Handhabung
einer mit kalottenförmigen Domenversehenen Platte.
[0005] Es ist ferner bereits eine Tastatur bekannt, bei der über einer mit Leiterbahnen
versehenen gedruckten Schaltungsplatte Schnappelemente angeordnet sind, die aus einem
gummielastischen Werkstoff bestehen und die Tafelbergform aufweisen. Der über den
Kontaktstellen der gedruckten Schaltungsplatte liegende Abschnitt ist durch eine falt-
oder klappbare Wand mit dem übrigen Teil verbunden. Die Wand ist hierbei so ausgebildet,
daß ihre Dicke allmählich abnimmt von einem oberen Abschnitt gegen einen mittleren
Abschnitt und allmählich zunimmt von dem mittleren Abschnitt zu einem unteren Abschnitt
mit einer gebogenen Fläche, die nach innen in das Innere des Schnappelementes geneigt
ist und sich von dem mittleren Abschnitt zum oberen Abschnitt erstreckt. Durch Deformierung
der Wand wird so eine Rückstellkraft gewonnen, wobei die Bedienperson eine Art Schnappeffekt
fühlt.
[0006] Es sind ferner sogenannte Schaltmatten aus nichtleitendem Silikongummi für Tastaturen
bekannt, die eine Anzahl von kuppelförmigen Erhebungen aufweisen. Im hohlen Innenraum
einer solchen Erhebung ist jeweils ein Kontaktelement aus leitendem Silikongummi angeordnet,
das mit Kontaktflächen einer gedrukkten Schaltungsplatte zusammenwirkt. Wegen des
unter anderem von den Verarbeitungsparametern abhängigen Schrumpfmaßes von bis zu
6 % und der dadurch bedingten Herstellgenauigkeit können diese Schaltmatten mit ausreichender
Positioniergenauigkeit der einzelnen Funktionseinheiten untereinander bzw. mit der
erforderlichen Reproduzierbarkeit nur in einer bestimmten Flächenausdehnung bzw. Länge
hergestellt werden.
[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tastatur der eingangs genannten Art
zu schaffen, die mechanisch stabil und kostengünstig herstellbar ist und bei der auch
bei größeren Abmessungen der Einfluß des Schrumpfmaßes nahezu völlig beseitigt ist.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches
1 angegebenen Merkmale gelöst.
[0009] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
[0010] Die Erfindung wird nachfolgend für ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen
näher beschrieben.
[0011] Von den Figuren zeigt
Figur 1 einen Schnitt durch eine Tastatur,
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung einer Drucktaste mit Betätigungsknopf,
Figur 3 ein Teilstück eines Metallrahmens einer anderen Ausführungsform,
Figur 4 einen Schnitt durch den Metallrahmen mit eingespritztem Schnappelement,
Figur 5 eine vergrößerte Darstellung einer Drucktaste mit einem anderen Betätigungsknopf.
[0012] Mit 1 ist in den Figuren eine Trägerplatte oder Folie für eine Tastatur aus einem
isolierenden Substrat wie z.B. Hartpapier oder Kunststoff bezeichnet, auf der in herkömmlicher
Technik in gewünschten Mustern Leiterbahnen 2 und Kontaktflächen 3 aufgebracht sind.
Auf dieser Trägerplatte oder Folie liegt eine Isolierschicht oder auch eine Isolierfolie
oder Isolierplatte 4, die an den Stellen, an denen sich die Kontaktflächen 3 befinden,
ausgespart oder freigeschnitten ist. Zur Halterung an der Trägerplatte ist sie zumindest
teilweise flächig verklebt. Im Falle einer Isolierschicht kann diese in Siebdrucktechnik
aufgebracht sein. Über der Isolierfolie oder Isolierplatte 4 befindet sich ein Metallrahmen
7, der eine Anzahl von herausgeprägten Vorsprüngen 8 aufweist. Diese Vorsprünge sind
untereinander durch Nuten 11 verbunden, die dem Druckausgleich dienen. Wäre diese
Möglichkeit des Druckausgleiches nicht vorhanden, so würde die einmal gedrückte Drucktaste
nicht mehr sofort in ihre Ausgangsstellung zurückkehren.
[0013] Jeder dieser Vorsprünge besitzt mittig eine öffnung 9, in der ein vorzugsweise rundes
Schnappelement 5 gehaltert ist. Dieses Schnappelement ist aus einem gummielastischen
Werkstoff, insbesondere Silikonkautschuk, hergestellt und es besitzt, wie aus den
Figuren hervorgeht, einen bogenförmigen Randteil, der konkav oder konvex gewölbt ist
oder der auch kegelstumpfförmig ausgebildet sein kann, und einen im wesentlichen ebenen
Oberteil. Die Funktionsweise entspricht dem bekannten Knackfroschprinzip. Bei der
Herstellung werden nun in den Metallrahmen 7 in einem Arbeitsgang sämtliche Schnappelemente
eingespritzt. Die Einspritzung der Schnappelemente erfolgt so, daß die öffnungen 9
durch die Schnappelemente ganz verschlossen bzw. abgedichtet werden. Dadurch und in
Verbindung mit dem Verkleben der Trägerplatte sind die Kontaktflächen vor störenden
Umwelteinflüssen geschützt. Dies erfordert andererseits aber den bereits erwähnten
Druckausgleich durch die Nuten 11. Die aus dem Metallrahmen herausgeprägten Vorsprünge
8 haben die Aufgabe, den Anschluß an die Nuten 11 herzustellen unter Beibehaltung
der Abdichtung durch die eingespritzten Schnappelemente.
[0014] Auf der Unterseite des Schnappelementes 5 ist ein Kontaktelement 6 vorhanden, das
aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, vorzugsweise einem elektrisch leitenden
Silikonkautschuk, hergestellt ist und das, wenn das Schnappelement gedrückt ist, eine
elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen 3 herstellen soll. Dieses Kontaktelement
kann vorkonfektioniert und z.B. durch Stanzen hergestellt sein. Es kann vor dem Spritzen
in die Form in hierfür vorgesehene Vertiefungen eingebracht werden und durch einen
Vulkanisationsprozeß mit dem nachträglich eingespritzten Silikonkautschuk verbunden
sein oder auch durch anschließendes Verkleben mit dem Schnappelement. Darüberhinaus
ist die Herstellung und Einbringung des elektrisch leitenden Kontaktelementes nach
dem Prinzip des Zweifarbenspritzens denkbar.
[0015] Über den Metallrahmen 7 ist eine Abdeckplatte 12 angeordnet, die aus Metall hergestellt
sein kann. Sie besitzt, wie aus Figur 1 ersichtlich ist, mehrere seitlich etwa im
rechten Winkel abgewinkelte Haltebeine 18, die durch die Trägerplatte 1 und gegebenenfalls
durch den Metallrahmen und die Isolierfolie oder Isolierplatte ragen und deren aus
der Trägerplatte herausragenden Enden verschränkt sind. Die Abdeckplatte 12 weist
eine der Zahl der Drucktasten entsprechende Anzahl von hülsenförmigen Halterungen
13 aus Kunststoff auf, die in die Abdeckplatte eingespritzt oder eingeschnappt sind.
[0016] Jede Halterung dient zur Führung für einen Betätigungsknopf 14. Auf der Oberseite
kann der Betätigungsknopf mit Zeichensymbolen versehen sein. Einseitig ist an den
Betätigungsknopf ein seitlicher, umfangseitig verlaufender Ansatz 19 angeformt, der
sich an einem Vorsprung 20 der Halterung abstützt. Damit ist der Betätigungsknopf
gegen ein Herausfallen gesichert. Im Inneren des Betätigungsknopfes ist ein Hohlraum
vorhanden, in den eine hülsenförmige Wand 22 ragt. Mit dem stirnseitigen Rand dieser
Wand liegt der Betätigungsknopf auf dem Schnappelement auf. Der stirnseitige Rand
ist an einigen Stellen am Umfang durch kleine Aussparungen 16 unterbrochen, um auch
hier einen Druckausgleich zu gewährleisten.
[0017] In den Figuren 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Rand
der öffnung 9 im Metallrahmen glatt ist. In den Figuren 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
dargestellt, wobei hier im Randbereich der Öffnung 9 eine umlaufende, beidseitige
Anfasung 10 vorhanden ist, die von dem Randabschnitt eines Schnappelementes 15 umgriffen
wird. Hierdurch wird eine Art Formschluß zwischen Metallträger und Schnappelemente
hergestellt, so daß die entstehenden Kräfte über diese mechanische Verankerung abgestützt
werden, wodurch eine Vorbehandlung des Metalls mit Haftvermittler entfallen kann.
Der entsprechende Metallrahmen ist in Figur 3 und 4 mit 17 bezeichnet.
[0018] Figur 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, insbesondere im Hinblick auf den Betätigungsknopf
und dessen Lagerung. Das Schnappelement 5 und der Metallrahmen 7, sowie die darunter
liegenden Teile entsprechen den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es ist
auch hier eine Abdeckplatte 12 aus Metall vorhanden, in deren Löcher eine Halterung
23 aus Kunststoff eingespritzt oder eingeschnappt ist. Diese Halterung dient zur Führung
eines Betätigungsknopfes, der hier aus zwei Teilen besteht und zwar einem hülsenförmigen
Einsatz 24 und einem Kappenteil 25, der im Bedarfsfall eine Beschriftung tragen kann.
Der Kappenteil ist an dem Einsatz durch eine form-oder kraftschlüssige Verbindung
befestigt und mit ihm verschiebbar. Der Kappenteil ist in seiner Ausdehnung so dimensioniert,
daß er die Halterung 23 dachartig überragt. Sollte einmal unbeabsichtigt auf die Tastatur
eine Flüssigkeit gelangen, so kann diese nicht in die Tastenführung eindringen, sondern
sie fließt auf dem Kappenteil 25 zu der Abdeckplatte 12, wo sie keinen Schaden anrichten
kann. Damit die Luft aus dem Hohlraum über dem Schnappelement entweichen kann, sind
sowohl im Einsatz als auch in der Halterung einige Aussparungen 26 und 27 vorgesehen.
1. Tastatur mit einer Trägerplatte mit auf ihr vorgesehenen Leiterbahnen und Kontaktflächen,
mit einer Vielzahl von den Kontaktflächen zugeordneten Drucktasten, bestehend aus
jeweils einem elastisch deformierbaren Schnappelement, dessen durch Deformation bei
Betätigung eines Betätigungsknopfes mit den Kontaktflächen in Berührung bringbares
Kontaktelement sich mit Abstand über den Kontaktflächen befindet,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Halterung für die Schnappelemente (5, 15) ein-Metallrahmen (7, 17) vorgesehen
ist, der eine der Anzahl der Schnappelemente entsprechende Zahl von in Richtung auf
die Betätigungsknöpfe (14, 24, 25) herausgeprägten Vorsprünge (8) aufweist,und daß
in jedem Vorsprung eine öffnung (9) vorgesehen ist, in der das Schnappelement (5,
15) gehaltert ist.
2. Tastatur nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Randbereich der öffnung (9) von einem Randabschnitt des Schnappelementes (15)
umgriffen wird.
3. Tastatur nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Randbereich beidseitig eine umlaufende Anfasung (10) aufweist.
4. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schnappelement (5, 15) aus einem gummielastischen Werkstoff, insbesondere
Silikonkautschuk, hergestellt ist.
5. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schnappelemente (5, 15) in einem Arbeitsgang in den Metallrahmen eingespritzt
sind.
6. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Metallrahmen (7, 17) auf der der Trägerplatte (1) gegenüberliegenden Seite
Nuten (11) besitzt, die die Vorsprünge (8) im Sinne eines Druckausgleichs miteinander
verbinden.
7. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Metallrahmen (7, 17) allen Schnappelementen (5, 15) gemeinsam ist.
8. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich über jedem Schnappelement (5, 15) ein Betätigungsknopf (14, 24, 25) befindet,
der auf seiner Oberseite wahlweise mit Zeichensymbolen versehen ist.