DE102019116585A1

DE102019116585A1 - Tastenmodul für eine Tastatur, Tastatur und Verfahren zum Erkennen einer Betätigung eines Tastenmoduls einer Tastatur

Info

Publication number: DE102019116585A1
Application number: DE102019116585.7A
Authority: DE
Inventors: Eduard Ruff
Original assignee: ZF Electronics GmbH
Current assignee: Cherry Europe GmbH
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2020-12-24

Abstract

Es wird ein Tastenmodul (110) für eine Tastatur vorgestellt. Das Tastenmodul (110) weist einen Tastenstößel (220) auf. Auch weist das Tastenmodul (110) ein Modulgehäuse (230) auf. Das Modulgehäuse (230) ist ausgeformt, um den Tastenstößel (220) bewegbar aufzunehmen, um eine translatorische Betätigungsbewegung des Tastenstößels (220) zwischen einer Ruheposition und einer Betätigungsposition relativ zu dem Modulgehäuse (230) zu ermöglichen. Das Tastenmodul (110) weist ferner ein Auslöseelement (240) zum Auslösen eines Betätigungssignals des Tastenmoduls (110) ansprechend auf die Betätigungsbewegung auf. Das Auslöseelement (240) ist an dem Tastenstößel (220) angebracht. Das Auslöseelement (240) ist als ein Kontaktgeber zum elektrischen Kurzschließen von Kontaktflächen eines Schaltungssubstrats der Tastatur ausgeführt. Das Auslöseelement (240) weist mehr als zwei elastisch verformbare Kontaktfinger zum Kontaktieren der Kontaktflächen nach unterschiedlichen Vorlaufwegen im Verlauf der Betätigungsbewegung auf.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Tastenmodul für eine Tastatur, auf eine Tastatur mit mindestens einem solchen Tastenmodul und auf ein Verfahren zum Erkennen einer Betätigung eines Tastenmoduls einer Tastatur.
Bei Tastaturen, wie sie beispielsweise im Zusammenhang mit Computern eingesetzt werden, können unterschiedliche Arten von Tastenschaltern zum Einsatz kommen. Insbesondere können mechanische Tastenmodule als Tastenschalter verwendet werden. Es gibt unterschiedliche Arten von mechanischen Tastenmodulen. In der DE 10 2017 106 406 A1 ist ein Tastenmodul mit einem Deckelelement, einem Stößel, einer Kontaktgebereinheit, einem Kontaktstück und einem Gehäuseelement beschrieben.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Tastenmodul für eine Tastatur, eine verbesserte Tastatur und ein verbessertes Verfahren zum Erkennen einer Betätigung eines Tastenmoduls einer Tastatur gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Gemäß Ausführungsformen kann insbesondere bei einem Tastenmodul für eine Tastatur eine Betätigungsart bereitgestellt werden, bei der nacheinander mehrere Schaltpunkte während einer Betätigungsbewegung erreicht werden können, um mehrere unterschiedliche Betätigungssignale für mehrere unterschiedliche Funktionen zu ermöglichen. Dies kann beispielsweise durch ein Kontaktelement mit drei oder mehr Kontaktfingern erreicht werden, die so ausgeformt bzw. angeordnet sind, dass nach unterschiedlichen Vorlaufwegen der Betätigungsbewegung unterschiedliche Kontakte geschlossen werden.
Vorteilhafterweise können somit insbesondere mehrere Schaltpunkte mittels eines einzigen Tastenmoduls realisiert werden, um beispielsweise mehrere Funktionen, Befehle oder Aktionen durch Betätigung eines einzigen Tastenmoduls auszuführen.
Insbesondere können somit ein frühzeitiger Kontakt nach einem kurzen Vorlaufweg für eine häufig und zusätzlich oder alternativ rasch benötigte Funktion und ein späterer Kontakt nach einem längeren Vorlaufweg für eine weniger häufig und zusätzlich oder alternativ später benötigte Funktion hergestellt werden. Die mehreren Schaltpunkte können insbesondere mittels eines platzsparenden, kostengünstigen und einfach herstellbaren Bauteils auf robuste und zuverlässige Weise realisiert werden.
Es wird ein Tastenmodul für eine Tastatur vorgestellt, wobei das Tastenmodul folgende Merkmale aufweist:

einen Tastenstößel;
ein Modulgehäuse, wobei das Modulgehäuse ausgeformt ist, um den Tastenstößel bewegbar aufzunehmen, um eine translatorische Betätigungsbewegung des Tastenstößels zwischen einer Ruheposition und einer Betätigungsposition relativ zu dem Modulgehäuse zu ermöglichen; und
ein Auslöseelement zum Auslösen eines Betätigungssignals des Tastenmoduls ansprechend auf die Betätigungsbewegung, wobei das Auslöseelement an dem Tastenstößel angebracht ist, wobei das Auslöseelement als ein Kontaktgeber zum elektrischen Kurzschließen von Kontaktflächen eines Schaltungssubstrats der Tastatur ausgeführt ist, wobei das Auslöseelement mehr als zwei elastisch verformbare Kontaktfinger zum Kontaktieren der Kontaktflächen nach unterschiedlichen Vorlaufwegen im Verlauf der Betätigungsbewegung aufweist.

Die Tastatur kann beispielsweise für einen Computer oder dergleichen vorgesehen sein. Die Tastatur kann zumindest ein Tastenmodul aufweisen. Das Tastenmodul kann Teil einer Taste sein oder eine Taste repräsentieren. Somit kann ein Tastenmodul pro Taste vorgesehen sein. Das Tastenmodul kann auch als ein mechanischer Taster oder mechanischer Tastenschalter bezeichnet werden. Das Schaltungssubstrat kann als eine Leiterplatte ausgeführt sein. Die Tastatur kann das Schaltungssubstrat aufweisen. Das Schaltungssubstrat kann eine Mehrzahl von Kontaktflächen aufweisen. Der Tastenstößel kann einstückig ausgeformt sein. Der Tastenstößel kann einen Kopplungsabschnitt zum Ankoppeln einer Tastenkappe für das Tastenmodul aufweisen. Der Kontaktgeber bzw. das Auslöseelement kann einstückig ausgeformt sein. Zumindest die Kontaktfinger können hierbei aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgeformt sein. Insbesondere kann der Kontaktgeber einstückig als ein Stanz- und Biegeteil aus einem Metallmaterial ausgeformt sein. Die Kontaktfinger können bei einer Verformung eine lineare oder progressive Federkennlinie aufweisen. In der Ruheposition können die Kontaktfinger von dem Schaltungssubstrat beabstandet angeordnet sein. In der Betätigungsposition können die Kontaktfinger die Kontaktflächen des Schaltungssubstrats berühren. Ein Kontakt zwischen Kontaktfinger und Kontaktfläche kann unter Erzeugung von Reibung erfolgen. Nach einem ersten Vorlaufweg kann eine Teilmenge der Kontaktfinger eine Teilmenge der Kontaktflächen kontaktieren und nach einem zweiten Vorlaufweg können alle Kontaktfinger die Kontaktflächen kontaktieren. Hierbei kann der zweite Vorlaufweg größer als der erste Vorlaufweg sein. Nach dem zweiten Vorlaufweg kann der Tastenstößel näher an der Betätigungsposition angeordnet sein als nach dem ersten Vorlaufweg. Bei Kontakt zwischen den Kontaktfingern und den Kontaktflächen können unterschiedliche Schaltkreise in dem Schaltungssubstrat geschlossen werden.
Gemäß einer Ausführungsform können die Kontaktfinger ausgeformt sein, um zumindest zwei der Kontaktflächen im Verlauf der Betätigungsbewegung wegversetzt zueinander und zusätzlich oder alternativ in einer frei vordefinierten Reihenfolge zu kontaktieren. So können im Verlauf der Betätigungsbewegung bis hin zu der Betätigungsposition zumindest zwei unterschiedliche Kontaktflächen nacheinander durch Kontaktfinger kontaktiert werden. Eine Reihenfolge einer Kontaktierung ist hierbei beliebig definierbar durch eine entsprechende Ausformung der Kontaktfinger. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Tastenmodul auf einfache Weise anwendungsspezifisch flexibel mit Funktionen belegt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Auslöseelement drei elastisch verformbare Kontaktfinger aufweisen. Hierbei kann ein erster Kontaktfinger ausgeformt sein, um eine erste Kontaktfläche nach einem ersten Vorlaufweg zu kontaktieren. Dabei kann ein zweiter Kontaktfinger ausgeformt sein, um eine zweite Kontaktfläche nach dem ersten Vorlaufweg zu kontaktieren. Ferner kann ein dritter Kontaktfinger ausgeformt sein, um eine dritte Kontaktfläche nach einem zweiten Vorlaufweg zu kontaktieren. Der zweite Vorlaufweg kann länger als der erste Vorlaufweg sein. Der erste Kontaktfinger und der zweite Kontaktfinger können die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche kontaktieren, bevor die dritte Kontaktfläche durch den dritten Kontaktfinger kontaktiert wird. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass zwei Schaltpunkte oder Betätigungspunkte das Tastenmoduls auf einfache und zuverlässige Weise realisiert werden können.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Auslöseelement drei elastisch verformbare Kontaktfinger aufweisen. Hierbei können ein erster Kontaktfinger und ein zweiter Kontaktfinger relativ zu einem Korpus des Auslöseelements in einem ersten Winkel gebogen. Dabei kann ein dritter Kontaktfinger relativ zu dem Korpus des Auslöseelements in einem zweiten Winkel gebogen. Der erste Winkel kann größer als der zweite Winkel sein. Der erste Winkel und der zweite Winkel können in der Ruheposition vorliegen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die nach unterschiedlichen Vorlaufwegen erfolgende Kontaktierung von Kontaktflächen unaufwändig und dauerfest mittels der unterschiedlich gebogenen Kontaktfinger erreicht werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Auslöseelement drei elastisch verformbare Kontaktfinger aufweisen. Hierbei können ein erster Kontaktfinger und ein zweiter Kontaktfinger als Teilabschnitte eines ersten Fingerabschnittes des Auslöseelements ausgeformt sein und kann ein dritter Kontaktfinger als ein zweiter Fingerabschnitt des Auslöseelements ausgeformt sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Trennungszwischenraum zwischen dem ersten Kontaktfinger und dem zweiten Kontaktfinger kürzer sein als ein Trennungszwischenraum zwischen dem zweiten Kontaktfinger und dem dritten Kontaktfinger. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Kurzschluss zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche dauerhaft gleichzeitig oder innerhalb eines geringen zeitlichen Toleranzbereichs erfolgen kann, wobei die unterschiedliche Biegung des dritten Kontaktfingers relativ zu den anderen beiden Kontaktfingern vereinfacht werden kann.
Ferner kann jeder der Kontaktfinger einen gebogenen Endabschnitt zum Kontaktieren einer der Kontaktflächen aufweisen. Insbesondere kann der erste Kontaktfinger einen ersten gebogenen Endabschnitt zum Kontaktieren der ersten Kontaktfläche aufweisen, kann der zweite Kontaktfinger einen zweiten gebogenen Endabschnitt zum Kontaktieren der zweiten Kontaktfläche aufweisen und kann der dritte Kontaktfinger einen dritten gebogenen Endabschnitt zum Kontaktieren der dritten Kontaktfläche aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Kontaktsicherheit erhöht werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Tastenmodul einen Drahtbügel zum Bereitstellen einer taktilen und zusätzlich oder alternativ akustischen Rückkopplung aufweisen. Hierbei kann der Drahtbügel im Verlauf der Betätigungsbewegung elastisch auslenkbar sein. Dabei kann der Drahtbügel mit einem Gesamtbiegewinkel von weniger als 360 Grad gebogen ausgeformt sein. Der Drahtbügel kann an dem Tastenstößel fixiert sein. Der Drahtbügel kann aus einem Metalldraht mit einem vordefinierten Durchmesser gebogen sein. Der Drahtbügel kann ausgebildet sein, um die taktile und zusätzlich oder alternativ akustische Rückkopplung im Verlauf der Betätigungsbewegung bereitzustellen. Der Gesamtbiegewinkel kann einer Summe von Biegewinkeln aller Biegestellen des Drahtbügels entsprechen, an denen der Drahtbügel gebogen ist. Der Drahtbügel kann auch als ein Bügel, Klickbügel oder allgemein als elastisches Mittel bezeichnet werden. Der Drahtbügel kann aus einem Metalldraht oder einem Kunststoffdraht ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine taktile und zusätzlich oder alternativ akustische Rückkopplung auf kostengünstige, robuste, unkomplizierte und zuverlässige Weise bereitgestellt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Modulgehäuse einstückig ausgeformt sein. Das Modulgehäuse kann zumindest einen Positioniervorsprung zum Positionieren des Tastenmoduls an einem Schaltungssubstrat der Tastatur aufweisen. Das Modulgehäuse kann zumindest einen Befestigungsabschnitt zum formschlüssigen und zusätzlich oder alternativ kraftschlüssigen Befestigen des Tastenmoduls in der Tastatur aufweisen. Der Positioniervorsprung kann in Gestalt eines Zapfens, Stiftes oder dergleichen ausgeformt sein. Der Befestigungsabschnitt kann in Gestalt eines Kragens und zusätzlich oder alternativ eines Schnapphakens oder dergleichen ausgeformt sein. Hierbei kann das Tastenmodul unter Vermeidung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Tastenmodul und dem Schaltungssubstrat der Tastatur mit dem Schaltungssubstrat verbunden sein oder werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine lötfreie Verbindung zwischen dem Tastenmodul und dem Schaltungssubstrat kostensparend realisiert werden kann. Auch können Kosten gespart werden, da eine breitere Materialauswahl mit auch weniger temperaturbeständigen Materialien für das Tastenmodul je nach Einsatzumgebungstemperatur genutzt werden kann. Außerdem bietet eine lötfreie Verbindung einen einfachen Austausch von Tastenmodulen durch einen Fachmann oder durch den Endbenutzer direkt. Das eröffnet eine zusätzliche individuelle Tastatur-Gestaltungsmöglichkeit, die insbesondere bei Computerspiel-Nutzern vorteilhaft sein kann.
Das Tastenmodul kann ferner ein elastisches Mittel aufweisen, das ausgebildet ist, um in einem zusammengesetzten Zustand des Tastenmoduls den Tastenstößel in die Ruheposition vorzuspannen. Das elastische Mittel kann als eine Druckfeder ausgeführt sein. Das elastische Mittel kann als eine Rückstellfeder für das Tastenmodul fungieren. Das elastische Mittel kann einen linearen Kraft-Weg-Verlauf bei der Betätigungsbewegung bewirken. Anders ausgedrückt kann das elastische Mittel eine lineare Federkennlinie aufweisen. Alternativ kann das elastische Mittel eine progressive Federkennlinie aufweisen. Unter anderem kann durch ein elastisches Mittel in vorteilhafter Weise ein Kraft-Weg-Verlauf einer Betätigung des Tastenmoduls bedarfsgerecht eingestellt werden.
Zudem kann der Tastenstößel aus einem lichtdurchlässigen Material oder einem lichtundurchlässigen Material ausgeformt sein. Hierbei kann das Modulgehäuse aus einem lichtdurchlässigen Material oder einem lichtundurchlässigen Material ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine gleichmäßige Beleuchtung einer mit dem Tastenstößel koppelbaren Tastenkappe von dem Schaltungssubstrat aus erreicht werden kann. Auch kann eine Beleuchtung des gesamten Modulgehäuses und somit einer Umgebung der Tastenkappe bei Bedarf ermöglicht werden.
Es wird auch eine Tastatur vorgestellt, wobei die Tastatur folgende Merkmale aufweist:

zumindest ein Exemplar einer Ausführungsform des vorstehend genannten Tastenmoduls; und
das Schaltungssubstrat mit den Kontaktflächen, wobei das zumindest eine Tastenmodul an dem Schaltungssubstrat angeordnet ist.

Somit ist in Verbindung mit der Tastatur zumindest ein vorstehend genanntes Tastenmodul einsetzbar oder verwendbar. Das zumindest eine Tastenmodul ist direkt an dem Schaltungssubstrat anbringbar. Die Kontaktflächen können bei einer Betätigung des zumindest einen Tastenmoduls über die Kontaktfinger miteinander elektrisch verbindbar sein. Hierbei können jeweilige Schaltkreise in dem Schaltungssubstrat geschlossen werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Tastatur eine Vorrichtung zum Erkennen einer Betätigung des Tastenmoduls aufweisen. Hierbei kann die Vorrichtung signalübertragungsfähig mit dem Schaltungssubstrat verbunden sein. Die Vorrichtung kann eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Anzahl von durch die Kontaktfinger kontaktierten Kontaktflächen des Schaltungssubstrats der Tastatur und eine Bereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen eines ersten Betätigungssignals ansprechend auf eine erfasste erste Anzahl von durch die Kontaktfinger kontaktierten Kontaktflächen und eines zweiten Betätigungssignals ansprechend auf eine erfasste, von der ersten Anzahl unterschiedliche, zweite Anzahl von durch die Kontaktfinger kontaktierten Kontaktflächen aufweisen. Hierbei kann repräsentieren jedes der Betätigungssignale eine erkannte Betätigung des Tastenmoduls repräsentieren. Die Vorrichtung kann innerhalb oder außerhalb eines Gehäuses der Tastatur angeordnet sein. Die Betätigungssignale können verarbeitete Signale sein. Alternativ können die Betätigungssignale auch Kontaktsignale sein, die ein Schließen eines Stromkreises oder Schaltkreises in dem Schaltungssubstrat repräsentieren. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Tastenbetätigung zuverlässig und genau erkannt werden kann, wobei auch eine Unterscheidung zwischen unterschiedlichen Arten der Tastenbetätigung vorgenommen werden kann, um unterschiedliche Betätigungssignale zu erhalten.
Dabei kann die Erfassungseinrichtung ausgebildet sein, um zumindest ein Zeitintervall zwischen Kontaktzeitpunkten, zu denen unterschiedliche Kontaktflächen durch die Kontaktfinger kontaktiert werden, zu erfassen. Hierbei kann ferner die Bereitstellungseinrichtung ausgebildet sein, um abhängig von dem zumindest einen erfassten Zeitintervall unter Verwendung einer Bestimmungsvorschrift zumindest ein weiteres Betätigungssignal bereitzustellen. Das zumindest eine weitere Betätigungssignal kann eine erkannte Betätigung des Tastenmoduls repräsentieren. Genauer gesagt kann die Erfassungseinrichtung ausgebildet sein, um zumindest ein Zeitintervall zwischen bei Kontakt zwischen Kontaktflächen und Kontaktfingern auftretenden Schließvorgängen von Schaltkreisen zu messen. Da die jeweiligen Vorlaufwege bekannt sind, bei denen die Kontaktflächen durch die Kontaktfinger kontaktiert werden, kann die Vorrichtung auch ausgebildet sein, um eine Geschwindigkeit und zusätzlich oder alternativ eine Beschleunigung der Betätigungsbewegung zu bestimmen. Die Bestimmungsvorschrift kann einen Schwellenwertvergleich, eine Nachschlagtabelle, eine Nutzung physikalischer Bewegungsgleichungen und dergleichen aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auch abhängig von einer durch einen Nutzer bewirkten Dynamik der Betätigungsbewegung spezielle Betätigungssignale ausgelöst werden können, beispielsweise unterschiedliche Betätigungssignale bei unterschiedlicher Betätigungsgeschwindigkeit oder Beschleunigung.
Auch können die Kontaktflächen elektrisch voneinander isoliert sein. Zusätzlich oder alternativ können die Kontaktflächen entlang einer Geraden angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine einfache und häufig verfügbare Ausführung des Schaltungssubstrats verwendet werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform können das zumindest eine Tastenmodul und das Schaltungssubstrat ausschließlich formschlüssig und zusätzlich oder alternativ kraftschlüssig miteinander verbunden sein. Die formschlüssige und zusätzlich oder alternativ kraftschlüssige Verbindung zwischen Tastenmodul und Schaltungssubstrat kann mittels des zumindest einen Positioniervorsprungs und zumindest eines Befestigungsabschnitts des Modulgehäuses hergestellt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine zuverlässige, kostengünstige und auf einfache Weise zum Austausch lösbare Verbindung realisiert werden kann.
Ferner kann die Tastatur ein Fixierelement zum Fixieren des zumindest einen Tastenmoduls an dem Schaltungssubstrat aufweisen. Hierbei kann das Fixierelement als ein Tastenrahmen zwischen dem Schaltungssubstrat und einem Tastaturoberteil oder als ein Tastaturoberteil ausgeführt sein. Das Fixierelement kann ausgebildet sein, um mit zumindest einem Befestigungsabschnitt des Modulgehäuses des Tastenmoduls eine formschlüssige und zusätzlich oder alternativ kraftschlüssige Verbindung einzugehen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Tastatur auf kostengünstige Weise realisiert werden kann, wobei langlebige und robuste Tastenmodule auf einfache Weise ausgetauscht werden können und eine präzise Betätigung ermöglichen.
Es wird auch ein Verfahren zum Erkennen einer Betätigung eines Tastenmoduls einer Ausführungsform der vorstehend genannten Tastatur vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Erfassen einer Anzahl von durch die Kontaktfinger kontaktierten Kontaktflächen des Schaltungssubstrats der Tastatur; und

Bereitstellen eines ersten Betätigungssignals ansprechend auf eine erfasste erste Anzahl von durch die Kontaktfinger kontaktierten Kontaktflächen und eines zweiten Betätigungssignals ansprechend auf eine erfasste, von der ersten Anzahl unterschiedliche, zweite Anzahl von durch die Kontaktfinger kontaktierten Kontaktflächen, wobei jedes der Betätigungssignale eine erkannte Betätigung des Tastenmoduls repräsentiert.
Das Verfahren kann in Verbindung mit bzw. unter Verwendung von einer Ausführungsform der vorstehend genannten Tastatur mit zumindest einem Exemplar einer Ausführungsform des vorstehend genannten Tastenmoduls vorteilhaft ausgeführt werden. Das erste Betätigungssignal und das zweite Betätigungssignal können voneinander unterschiedlich sein. Hierbei können das erste Betätigungssignal und das zweite Betätigungssignal unterschiedliche Signalwerte aufweisen. Die erste Anzahl von Kontaktflächen kann einer Teilmenge der Kontaktflächen entsprechen, die nach einem ersten Vorlaufweg durch eine Teilmenge der Kontaktfinger kontaktiert werden. Die zweite Anzahl von Kontaktflächen kann allen Kontaktflächen entsprechen, die nach einem zweiten Vorlaufweg durch alle Kontaktfinger kontaktiert werden. Hierbei kann der zweite Vorlaufweg länger bzw. größer als der erste Vorlaufweg sein. Das erste Betätigungssignal kann ausgebildet sein, um bei Verwendung durch eine mit der Tastatur signalübertragungsfähig verbundene Einrichtung eine erste Funktion auszulösen. Das zweite Betätigungssignal kann ausgebildet sein, um bei Verwendung durch eine mit der Tastatur signalübertragungsfähig verbundene Einrichtung eine zweite Funktion auszulösen, die sich von der ersten Funktion unterscheidet. Die Betätigungssignale können verarbeitete Signale sein. Alternativ können die Betätigungssignale auch Kontaktsignale sein, die ein Schließen eines Stromkreises oder Schaltkreises in dem Schaltungssubstrat repräsentieren.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Erfassens zumindest ein Zeitintervall zwischen Kontaktzeitpunkten, zu denen unterschiedliche Kontaktflächen durch die Kontaktfinger kontaktiert werden, erfasst werden. Hierbei kann ferner im Schritt des Bereitstellens abhängig von dem zumindest einen erfassten Zeitintervall unter Verwendung einer Bestimmungsvorschrift zumindest ein weiteres Betätigungssignal bereitgestellt werden. Das zumindest eine weitere Betätigungssignal kann eine erkannte Betätigung des Tastenmoduls repräsentieren.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Tastatur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Tastenmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3A und 3B schematische Darstellungen eines Teilabschnitts der Tastatur aus 1 und eines Teilabschnitts des Tastenmoduls aus 2 in einer Ruheposition bzw. einem kontaktlosen Zustand;
4A und 4B schematische Darstellungen des Teilabschnitts der Tastatur und des Teilabschnitts des Tastenmoduls aus 3A und 3B in einer ersten Betätigungsposition bzw. an einem ersten Schaltpunkt;
5A und 5B schematische Darstellungen des Teilabschnitts der Tastatur und des Teilabschnitts des Tastenmoduls aus 3A und 3B bzw. 4A und 4B in einer zweiten Betätigungsposition bzw. an einem zweiten Schaltpunkt;
6 eine schematische Darstellung eines Tastenmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 eine schematische Darstellung einer Tastatur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Tastatur 100 mit Tastenmodulen 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Tastatur 100 ist beispielsweise Teil eines Notebook-Computers, Laptop-Computers oder dergleichen. Alternativ ist die Tastatur 100 insbesondere auch als ein Peripheriegerät für einen Computer ausgeführt.
Die Tastatur 100 weist ein Schaltungssubstrat 102 auf. Bei dem Schaltungssubstrat 102 handelt es sich beispielsweise um eine Leiterplatte, Schaltungsplatine oder dergleichen. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Tastatur 100 eine Mehrzahl von Tastenmodulen 110 auf. Die Tastenmodule 110 sind an dem Schaltungssubstrat 102 angeordnet.
Auch weist gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die Tastatur 100 ein Fixierelement 104 zum Fixieren der Tastenmodule 110 an dem Schaltungssubstrat 102 auf. Genauer gesagt ist das Fixierelement 104 ausgebildet, um eine formschlüssige und zusätzlich oder alternativ kraftschlüssige Verbindung mit dem Tastenmodul herzustellen. Lediglich beispielhaft ist hierbei das Fixierelement 104 als ein Tastenrahmen ausgeführt. Alternativ kann das Fixierelement 104 als ein Tastaturoberteil ausgeführt sein.
Ferner ist gemäß dem in 1 gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel an jedem Tastenmodul 110 eine Tastenkappe 106 angebracht. Dabei ist jede Tastenkappe 106 mit einem eigenen Tastenmodul 110 gekoppelt. Jede Einheit aus Tastenmodul 110 und Tastenkappe 106 repräsentiert eine Taste der Tastatur 100. Alternativ repräsentiert jedes Tastenmodul 110 eine Taste der Tastatur 100. Insbesondere auf die Tastenmodule 110 wird unter Bezugnahme auf nachfolgende Figuren noch detaillierter eingegangen.
Die Tastenkappe 106 repräsentiert einen für einen Benutzer der Tastatur 100 sichtbaren und berührbaren Teil einer Taste. Eine Betätigung eines Tastenmoduls 110 erfolgt durch Drücken auf die Tastenkappe 106. Jedes Tastenmodul 110 ist ausgebildet, um auf eine Betätigungskraft mit einer Kraft-Weg-Kennlinie eines Widerstands bzw. einer Rückstellkraft zu reagieren. Ferner ist jedes Tastenmodul 110 ausgebildet, um ansprechend auf eine Betätigung eine elektrische Verbindung herzustellen, wobei ein Schaltvorgang mit mehreren Schaltpunkten nach unterschiedlichen Vorlaufwegen ausgeführt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Schaltungssubstrat 102 zumindest ein Loch aufweisen, in das zumindest ein Positioniervorsprung des Tastenmoduls 110 eingebracht sein oder werden kann. Hierbei kann insbesondere eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Tastenmodul und dem Schaltungssubstrat 102 erreicht werden. Auch kann oder können an oder in dem Schaltungssubstrat 102 zumindest eine Leuchtdiode zum Beleuchten des zumindest einen Tastenmoduls 110 und zusätzlich oder alternativ weitere elektronische Bauteile angeordnet sein. Die zumindest eine Leuchtdiode und/oder die weiteren elektronischen Bauteile können mittels eines Oberflächenbefestigungsprozesses oder eines Lötverfahrens aufgebracht sein. Bei den weiteren elektronischen Bauteilen kann es sich um Widerstände, Dioden und dergleichen handeln.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Tastenmoduls 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Tastenmodul 110 entspricht oder ähnelt einem der Tastenmodule aus 1. Das Tastenmodul 110 ist für eine Tastatur wie die Tastatur aus 1 vorgesehen. Von dem Tastenmodul 110 sind in der Darstellung von 2 ein Tastenstößel 220 mit einem Kopplungsabschnitt 222, ein Modulgehäuse 230 und ein Auslöseelement 240 sowie eine Tastenkappe 106 gezeigt.
Das Modulgehäuse 230 ist ausgeformt, um den Tastenstößel 220 für eine translatorische Betätigungsbewegung des Tastenstößels 220 zwischen einer Ruheposition und einer Betätigungsposition relativ zu dem Modulgehäuse 230 bewegbar aufzunehmen. In der Darstellung von 2 ist der Tastenstößel 220 in der Ruheposition gezeigt, wobei der Tastenstößel 220 partiell in dem Modulgehäuse 230 aufgenommen ist. Anders ausgedrückt ist in der Ruheposition ein erster Teilabschnitt des Tastenstößels 220 in dem Modulgehäuse 230 aufgenommen. In der Betätigungsposition ist ein zweiter Teilabschnitt des Tastenstößels 220 in dem Modulgehäuse 230 aufgenommen, wobei der zweite Teilabschnitt größer als der erste Teilabschnitt ist.
Das Auslöseelement 240 ist an dem Tastenstößel 220 angebracht, angeordnet bzw. befestigt. Das Auslöseelement 240 ist ausgebildet, um ansprechend auf die Betätigungsbewegung ein Betätigungssignal des Tastenmoduls 110 auszulösen. Genauer gesagt ist das Auslöseelement 240 als ein Kontaktgeber zum elektrischen Kurzschließen von Kontaktflächen eines Schaltungssubstrats der Tastatur ausgeführt. Auch wenn es in 2 nicht explizit gezeigt ist, weist das Auslöseelement 240 mehr als zwei elastisch verformbare Kontaktfinger zum Kontaktieren der Kontaktflächen nach unterschiedlichen Vorlaufwegen im Verlauf der Betätigungsbewegung auf. Hierbei gelangt anders ausgedrückt im Verlauf der Betätigungsbewegung von der Ruheposition zu der Betätigungsposition eine zunehmende Anzahl von Kontaktfingern in Kontakt mit Kontaktflächen des Schaltungssubstrats. Insbesondere auch auf das Auslöseelement 240 wird unter Bezugnahme auf nachfolgend dargestellte Figuren noch detaillierter eingegangen.
Der Tastenstößel 220 weist den Kopplungsabschnitt 222 auf. Der Kopplungsabschnitt 222 ist ausgeformt, um mit der Tastenkappe 106 für das Tastenmodul 110 mechanisch koppelbar zu sein. Der Kopplungsabschnitt 222 erstreckt sich entlang einer Bewegungsachse der Betätigungsbewegung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kopplungsabschnitt 222 ein kreuzförmiges Querschnittsprofil aufweisen.
3A und 3B zeigen schematische Darstellungen eines Teilabschnitts der Tastatur aus 1 und eines Teilabschnitts des Tastenmoduls aus 2 in einer Ruheposition bzw. einem kontaktlosen Zustand. Hierbei zeigt 3A den Tastenstößel 220 und das Auslöseelement 240 des Tastenmoduls sowie das Schaltungssubstrat 102 der Tastatur in der Ruheposition des Tastenmoduls. Hierbei befindet sich das Tastenmodul in einem kontaktlosen Zustand, wobei das Auslöseelement 240 und das Schaltungssubstrat 102 voneinander beabstandet sind. Das Auslöseelement 240 weist drei elastisch verformbare Kontaktfinger 341, 342 und 343 auf. Ein erster Kontaktfinger 341 und ein zweiter Kontaktfinger 342 sind in der Ruheposition relativ zu einem Korpus des Auslöseelements 240 in einem ersten Winkel gebogen. Ein dritter Kontaktfinger 343 ist in der Ruheposition relativ zu dem Korpus des Auslöseelements 240 in einem zweiten Winkel gebogen. Dabei ist der erste Winkel, in dem der erste Kontaktfinger 341 und der zweite Kontaktfinger 342 relativ zu dem Korpus gebogen sind, größer als der zweite Winkel, in dem der dritte Kontaktfinger 343 relativ zu dem Korpus gebogen ist. Lediglich beispielhaft ist der erste Winkel hierbei ein stumpfer Winkel und ist der zweite Winkel ein rechter Winkel.
3B zeigt eine schematische Draufsicht auf das Schaltungssubstrat 102 der Tastatur mit drei Kontaktflächen 303a, 303b und 303c. Die Kontaktflächen 303a, 303b und 303c sind entlang einer Geraden angeordnet. Insbesondere sind die Kontaktflächen 303a, 303b und 303c auch elektrisch voneinander isoliert. Eine erste Kontaktfläche 303a ist durch den ersten Kontaktfinger 341 kontaktierbar, eine zweite Kontaktfläche 303b ist durch den zweiten Kontaktfinger 342 kontaktierbar und eine dritte Kontaktfläche 303c ist durch den dritten Kontaktfinger 343 kontaktierbar.
4A und 4B zeigen schematische Darstellungen des Teilabschnitts der Tastatur und des Teilabschnitts des Tastenmoduls aus 3A und 3B in einer ersten Betätigungsposition bzw. an einem ersten Schaltpunkt. Die erste Betätigungsposition repräsentiert einen teilweise betätigten Zustand des Tastenmoduls. Hierbei ist ein erster Schaltpunkt des Tastenmoduls erreicht bzw. realisiert. Ausgehend von der Ruheposition aus 3A ist der Tastenstößel 220 mit dem Auslöseelement 240 in der Darstellung von 4A um einen ersten Vorlaufweg bzw. eine erste Betätigungsstrecke relativ zu dem Schaltungssubstrat 102 in Richtung des Schaltungssubstrats 102 hin bewegt. 4A entspricht hierbei 3A mit Ausnahme dessen, dass der erste Kontaktfinger 341 und der zweite Kontaktfinger 342 in Kontakt mit dem Schaltungssubstrat 102 angeordnet sind. Der erste Kontaktfinger 341 und der zweite Kontaktfinger 342 sind ausgebildet und ausgeformt, um den ersten Schaltpunkt zu realisieren. Der dritte Kontaktfinger 343 ist von dem Schaltungssubstrat 102 beabstandet. In 4B ist gezeigt, dass der erste Kontaktfinger 341 die erste Kontaktfläche 303a kontaktiert und dass der zweite Kontaktfinger 342 die zweite Kontaktfläche 303b kontaktiert. Hierbei sind die erste Kontaktfläche 303a und die zweite Kontaktfläche 303b durch das Auslöseelement 240 kurzgeschlossen, insbesondere durch den ersten Kontaktfinger 341 und den zweiten Kontaktfinger 342.
5A und 5B zeigen schematische Darstellungen des Teilabschnitts der Tastatur und des Teilabschnitts des Tastenmoduls aus 3A und 3B bzw. 4A und 4B in einer zweiten Betätigungsposition bzw. an einem zweiten Schaltpunkt. Die zweite Betätigungsposition repräsentiert einen vollständig oder im Wesentlichen vollständig betätigten Zustand des Tastenmoduls. Hierbei ist ein zweiter Schaltpunkt des Tastenmoduls erreicht bzw. realisiert. Ausgehend von der Ruheposition aus 3A ist der Tastenstößel 220 mit dem Auslöseelement 240 in der Darstellung von 5A um einen zweiten Vorlaufweg bzw. eine zweite Betätigungsstrecke relativ zu dem Schaltungssubstrat 102 in Richtung des Schaltungssubstrats 102 hin bewegt. Der zweite Vorlaufweg ist größer als der erste Vorlaufweg aus 4A. 5A entspricht hierbei 4A mit Ausnahme dessen, dass der erste Kontaktfinger 341, der zweite Kontaktfinger 342 und der dritte Kontaktfinger 343 in Kontakt mit dem Schaltungssubstrat 102 angeordnet sind. Der dritte Kontaktfinger 343 ist ausgebildet und ausgeformt, um den zweiten Schaltpunkt zu realisieren. In 4B ist gezeigt, dass der erste Kontaktfinger 341 die erste Kontaktfläche 303a kontaktiert, der zweite Kontaktfinger 342 die zweite Kontaktfläche 303b kontaktiert und der dritte Kontaktfinger 343 die dritte Kontaktfläche 303c kontaktiert. Hierbei sind die erste Kontaktfläche 303a, die zweite Kontaktfläche 303b und die dritte Kontaktfläche 303c durch das Auslöseelement 240 kurzgeschlossen, insbesondere durch den ersten Kontaktfinger 341, den zweiten Kontaktfinger 342 und den dritten Kontaktfinger 343.
Unter Bezugnahme auf die 3A, 3B, 4A, 4B, 5A und 5B sei zusammenfassend angemerkt, dass das Auslöseelement 240 drei elastisch verformbare Kontaktfinger 341, 342 und 343 aufweist. Der erste Kontaktfinger 341 ist ausgeformt, um die erste Kontaktfläche 303a nach dem ersten Vorlaufweg zu kontaktieren. Der zweite Kontaktfinger 342 ist ausgeformt, um die zweite Kontaktfläche 303b nach dem ersten Vorlaufweg zu kontaktieren. Der dritte Kontaktfinger 343 ist ausgeformt, um die dritte Kontaktfläche 303c nach dem zweiten Vorlaufweg zu kontaktieren, der länger als der erste Vorlaufweg ist. So können auf einfache Weise zwei Schaltpunkte für von einem Vorlaufweg abhängige, unterschiedliche Betätigungssignale realisiert werden.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Tastenmoduls 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Tastenmodul 110 entspricht oder ähnelt dem Tastenmodul aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren. In 6 ist das Tastenmodul 110 in einer schrägen Unteransicht gezeigt. Von dem Tastenmodul 110 gezeigt sind hierbei der Tastenstößel 220 mit einem Vorsprungsabschnitt 625, das Modulgehäuse 230 mit zumindest einem Positioniervorsprung 634, zumindest einem Befestigungsabschnitt 636 und einem Kragen 638, das Auslöseelement 240 mit dem ersten Kontaktfinger 341, dem zweiten Kontaktfinger 342, dem dritten Kontaktfinger 343, einem ersten Fingerabschnitt 644 und einem zweiten Fingerabschnitt 645, ein Drahtbügel 650 und ein elastisches Mittel 660.
In einem dem Schaltungssubstrat zuwendbaren Bodenabschnitt des Modulgehäuses 230 sind gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Ausschnitte ausgeformt. Durch einen der Ausschnitte hindurch treten die Kontaktfinger 341, 342 und 343 des Kontaktgebers 240 um Kurzschließen der Kontaktflächen in Kontakt mit dem Schaltungssubstrat. Durch den anderen der Ausschnitte hindurch ist das Tastenmodul 110 beispielsweise mittels einer an dem Schaltungssubstrat angebrachten Leuchtdiode beleuchtbar, insbesondere von innen heraus bzw. über einen Innenraum des Tastenmoduls 110.
Das Auslöseelement 240 ist in dem Tastenstößel 220 befestigt. Das Auslöseelement 240 weist den ersten Fingerabschnitt 644 und den zweiten Fingerabschnitt 645 auf. Der erste Kontaktfinger 341 und der zweite Kontaktfinger 342 sind als Teilabschnitte des ersten Fingerabschnittes 644 ausgeformt. Der dritte Kontaktfinger 343 ist als der zweite Fingerabschnitt 645 ausgeformt. Der erste Kontaktfinger 341 und der zweite Kontaktfinger 342 sind durch einen Trennungszwischenraum voneinander getrennt, der kürzer ist als ein weiterer Trennungszwischenraum zwischen dem zweiten Kontaktfinger 342 und dem dritten Kontaktfinger 343 bzw. dem ersten Fingerabschnitt 644 und dem zweiten Fingerabschnitt 645. Jeder der Kontaktfinger 341, 342 und 343 weist einen gebogenen Endabschnitt zum Kontaktieren einer der Kontaktflächen des Schaltungssubstrats auf. Wenn zumindest einer der Kontaktfinger 341, 342 und 343 eine jeweilige Kontaktfläche kontaktiert, berührt dessen gebogenen Endabschnitt die jeweilige Kontaktfläche. In der Darstellung von 6 sind die Kontaktfinger 341, 342 und 343 lediglich beispielhaft in der zweiten Schaltstellung wie in 5A bzw. 5B gezeigt.
Der Tastenstößel 220 ist bei der Betätigung des Tastenmoduls 110 relativ zu dem Modulgehäuse 230 translatorisch zwischen der Ruheposition und der Betätigungsposition bewegbar. Dies wird als Betätigungsbewegung des Tastenstößels 220 bezeichnet. Der Tastenstößel 220 ist gemäß dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig ausgeformt. Der Tastenstößel 220 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel aus einem lichtdurchlässigen Material ausgeformt. So kann eine gleichmäßige Beleuchtung einer Tastenkappe realisiert werden. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Tastenstößel 220 aus einem lichtundurchlässigen Material ausgeformt.
Das Modulgehäuse 230 ist gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig ausgeformt. Das Modulgehäuse 230 ist ausgeformt, um den Tastenstößel 220 bewegbar aufzunehmen, um die Betätigungsbewegung des Tastenstößels 220 relativ zu dem Modulgehäuse 230 zu ermöglichen. Das Modulgehäuse 230 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel aus einem lichtdurchlässigen Material ausgeformt. So kann eine Umgebungsbeleuchtung für die Tastenkappe realisiert werden. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Modulgehäuse 230 aus einem lichtundurchlässigen Material ausgeformt. Auf diese Weise kann eine Beleuchtung des Tastenmoduls 110 auf die Tastenkappe beschränkt werden.
Das Modulgehäuse 230 weist zumindest einen Positioniervorsprung 634 auf. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Modul Gehäuse 230 zwei Positioniervorsprünge 634 auf. Die Positioniervorsprünge 634 sind ausgeformt, um das Modulgehäuse 230 und somit das zusammengefügte Tastenmodul 110 an dem Schaltungssubstrat der Tastatur zu positionieren. Die Positioniervorsprünge 634 sind in Gestalt von Zapfen oder Stiften ausgeformt. Dabei erstrecken sich die Positioniervorsprünge 634 entlang der Achse der Betätigungsbewegung. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Positioniervorsprünge 634 durch Ausbuchtungen des Modulgehäuses 230 gebildet.
Das Modulgehäuse 230 weist gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel auch einen Befestigungsabschnitt 636 zum formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Befestigen des Tastenmoduls 110 in der Tastatur auf. Der Befestigungsabschnitt 636 weist Rastvorsprünge bzw. Rastnasen zum Einrasten in dem Fixierelement, insbesondere in der Halteöffnung des Fixierelements der Tastatur auf. Ein um das Modulgehäuse 230 umlaufend ausgeformter Kragen 638 fungiert als ein weiterer Befestigungsabschnitt bzw. als ein Anschlag hinsichtlich der formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Befestigung.
Der Drahtbügel 650 ist an dem Tastenstößel 220 fixiert. Hierbei ist der Drahtbügel 650 zumindest teilweise innerhalb eines von einer Außenwand des Tastenstößels 220 umschlossenen Innenraums des Tastenstößels 220 angeordnet. Der Drahtbügel 650 ist angeordnet und ausgeformt, um eine taktile und/oder akustische Rückkopplung bei der Betätigung des Tastenmoduls 110 bereitzustellen. Dazu ist der Drahtbügel 650 im Verlauf der Betätigungsbewegung elastisch auslenkbar. Der Drahtbügel 650 ist mit einem Gesamtbiegewinkel von weniger als 360 Grad gebogen ausgeformt.
Der Tastenstößel 220 weist einen Vorsprungsabschnitt 625 mit einer normal zu einer Achse der Betätigungsbewegung geneigten Anschlagfläche auf. Der Vorsprungsabschnitt 625 ist in Gestalt einer Nase ausgeformt. Die Anschlagfläche des Vorsprungsabschnitts 625 und der Drahtbügel 650 sind ausgeformt und angeordnet, um für die akustische und/oder taktile Rückkopplung im Verlauf der Betätigungsbewegung einen Aufprall des Drahtbügels 650 an der Anschlagfläche des Vorsprungsabschnitts 625 zu bewirken.
Ferner kann der Tastenstößel 220 einen Fixierabschnitt zum Fixieren des Drahtbügels 650 an dem Tastenstößel 220 aufweisen. Hierbei kann der Fixierabschnitt zwei Lagerkerben zum Lagern des Drahtbügels 650 aufweisen. Jede der Lagerkerben kann einen Winkel von weniger als 180 Grad aufspannen. Der Drahtbügel 650 kann in dem Fixierabschnitt verkantet sein. Der Drahtbügel 650 kann in den Fixierabschnitt einpressbar, einschiebbar oder einsetzbar sein. Somit kann der Fixierabschnitt als ein Einschubfach für den Drahtbügel 650 fungieren. Auch kann der Tastenstößel 220 eine schräg zu einer Achse der Betätigungsbewegung geneigte Schrägfläche aufweisen. Hierbei kann das Modulgehäuse 230 eine schräg zu der Achse der Betätigungsbewegung geneigte Rippe mit einer Nase und einer normal zu der Achse der Betätigungsbewegung geneigten Anlagefläche aufweisen. Die Schrägfläche, die Rippe, die Anlagefläche und die Nase können ausgeformt sein, um den Drahtbügel 650 im Verlauf der Betätigungsbewegung elastisch auszulenken und ruckartig freizugeben.
Das elastische Mittel 660 des Tastenmoduls 110 ist gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Druckfeder ausgeführt. Das elastische Mittel 660 ist ausgebildet, in einem zusammengesetzten Zustand des Tastenmoduls 110 den Tastenstößel 220 in die Ruheposition vorzuspannen. Dabei ist das elastische Mittel 660 auf einen Führungszapfen des Tastenstößels 220 aufstülpbar. Somit ist das elastische Mittel 660 zwischen dem Tastenstößel 220 und dem Modulgehäuse 230 anordenbar. Das elastische Mittel 660 kann auch als eine Rückstellfeder bezeichnet werden. Bei der Betätigungsbewegung ergibt sich gemäß einem Ausführungsbeispiel ein linear-progressiver Kraft-Weg-Verlauf. Das elastische Mittel 660 weist einen linearen Kraft-Weg-Verlauf auf. Ab einem Schaltpunkt des Tastenmoduls 110 wird der das Auslöseelement 240 zunehmend vorgespannt und verändert den Kraft-Weg-Verlauf des Tastenmoduls 110.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer Tastatur 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Tastatur 100 entspricht oder ähnelt hierbei der Tastatur aus 1. Von der Tastatur 100 sind in der Darstellung von 7 hierbei das Schaltungssubstrat 102, beispielhaft lediglich ein Tastenmodul 110, eine Vorrichtung 770 mit einer Erfassungseinrichtung 772 und einer Bereitstellungseinrichtung 774, sowie Betätigungssignale 781, 782 und 783 gezeigt. Genauer gesagt entspricht die Tastatur 100 der Tastatur aus 1 mit Ausnahme dessen, dass die Tastatur 100 ferner die Vorrichtung 770 aufweist.
Die Vorrichtung 770 ist ausgebildet, um eine Betätigung des Tastenmoduls 110 zu erkennen. Dabei ist die Vorrichtung 770 signalübertragungsfähig mit dem Schaltungssubstrat 102 verbunden. Die Erfassungseinrichtung 772 der Vorrichtung 770 ist ausgebildet, um eine Anzahl von durch die Kontaktfinger kontaktierten Kontaktflächen des Schaltungssubstrats der Tastatur zu erfassen. Die Bereitstellungseinrichtung 774 der Vorrichtung 770 ist ausgebildet, um ansprechend auf eine erfasste erste Anzahl von durch die Kontaktfinger kontaktierten Kontaktflächen ein erstes Betätigungssignal bereitzustellen. Ferner ist die Bereitstellungseinrichtung 774 ausgebildet, um ansprechend auf eine erfasste, von der ersten Anzahl unterschiedliche, zweite Anzahl von durch die Kontaktfinger kontaktierten Kontaktflächen ein zweites Betätigungssignal bereitzustellen. Jedes der Betätigungssignale 781 und 782 repräsentiert eine erkannte Betätigung des Tastenmoduls 110. Ferner ist jedes der Betätigungssignale 781 und 782 geeignet, um eine unterschiedliche Funktion eines mit der Tastatur gekoppelten Geräts oder einer mit der Tastatur gekoppelten Anwendung auszulösen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Erfassungseinrichtung 772 ausgebildet, um zumindest ein Zeitintervall zwischen Kontaktzeitpunkten, zu denen unterschiedliche Kontaktflächen des Schaltungssubstrats durch die Kontaktfinger kontaktiert werden, zu erfassen. Hierbei ist die Bereitstellungseinrichtung ausgebildet, um abhängig von dem zumindest einen erfassten Zeitintervall unter Verwendung einer Bestimmungsvorschrift zumindest ein weiteres Betätigungssignal 783 bereitzustellen. Das zumindest eine weitere Betätigungssignal 783 repräsentiert eine erkannte Betätigung des Tastenmoduls 110, insbesondere eine Betätigung mit einer spezifischen Geschwindigkeit oder Beschleunigung.
Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 770 innerhalb eines Gehäuses der Tastatur 100 angeordnet. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung 770 auch außerhalb eines Gehäuses der Tastatur 100 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung 770 als Teil eines Computers ausgeführt sein, mit dem die Tastatur 100 signalübertragungsfähig verbunden ist.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 zum Erkennen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt ist das Verfahren 800 ausführbar, um eine Betätigung eines Tastenmoduls einer Tastatur zu erkennen, welche der Tastatur aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren entspricht oder ähnelt. Anders ausgedrückt ist das Verfahren 800 ausführbar, um eine Betätigung eines Tastenmoduls zu erkennen, welches dem Tastenmodul aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren entspricht oder ähnelt.
Das Verfahren 800 zum Erkennen weist einen Schritt 810 des Erfassens und einen Schritt 820 des Bereitstellens auf. Dabei wird in dem Schritt 810 des Erfassens eine Anzahl von durch die Kontaktfinger kontaktierten Kontaktflächen des Schaltungssubstrats der Tastatur erfasst. Anders ausgedrückt wird in dem Schritt 810 des Erfassens insbesondere erfasst, ob durch die Kontaktfinger eine Teilmenge der Kontaktflächen oder alle Kontaktflächen kontaktiert werden. Ansprechend auf eine erfasste erste Anzahl von durch die Kontaktfinger kontaktierten Kontaktflächen wird in dem Schritt 820 des Bereitstellens ein erstes Betätigungssignal bereitgestellt. Anders ausgedrückt wird in dem Schritt 820 des Bereitstellens das erste Betätigungssignal bereitgestellt, wenn in dem Schritt 810 des Erfassens die erste Anzahl von durch die Kontaktfinger kontaktierten Kontaktflächen erfasst wurde, beispielsweise eine Teilmenge der Kontaktflächen. Ferner wird ansprechend auf eine erfasste, von der ersten Anzahl unterschiedliche, zweite Anzahl von durch die Kontaktfinger kontaktierten Kontaktflächen in dem Schritt 820 des Bereitstellens ein zweites Betätigungssignal bereitgestellt. Anders ausgedrückt wird in dem Schritt 820 des Bereitstellens das zweite Betätigungssignal bereitgestellt, wenn in dem Schritt 810 des Erfassens die zweite Anzahl von durch die Kontaktfinger kontaktierten Kontaktflächen erfasst wurde, beispielsweise alle Kontaktflächen. Jedes der Betätigungssignale repräsentiert somit eine erkannte Betätigung des Tastenmoduls. Das erste Betätigungssignal repräsentiert beispielsweise eine Betätigung um einen ersten Vorlaufweg, bei dem die erste Anzahl von Kontaktflächen durch Kontaktfinger kontaktiert ist. Das zweite Betätigungssignal repräsentiert beispielsweise eine Betätigung um einen zweiten Vorlaufweg, bei dem die zweite Anzahl von Kontaktflächen durch Kontaktfinger kontaktiert ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 810 des Erfassens zumindest ein Zeitintervall zwischen Kontaktzeitpunkten erfasst, zu denen unterschiedliche Kontaktflächen durch die Kontaktfinger kontaktiert werden. Hierbei wird im Schritt 820 des Bereitstellens abhängig von dem zumindest einen erfassten Zeitintervall unter Verwendung einer Bestimmungsvorschrift zumindest ein weiteres Betätigungssignal bereitgestellt. Das zumindest eine weitere Betätigungssignal repräsentiert dabei eine erkannte Betätigung des Tastenmoduls, insbesondere mit einer spezifischen Geschwindigkeit oder Beschleunigung.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen Figuren ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nochmals zusammenfassend und mit anderen Worten kurz erläutert.
Das Tastenmodul 110 bzw. Tastenelement weist den Tastenstößel 220 und das Modulgehäuse 230 auf. Ferner weist das Tastenmodul 110 einen Klickmechanismus auf. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Klickmechanismus den Drahtbügel 650 und als Anschlag den Vorsprungsabschnitt 624 mit der Anschlagfläche auf. Ferner weist das Tastenmodul 110 einen Kontaktmechanismus auf. Der Kontaktmechanismus weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel das Auslöseelement 240 mit den drei Kontaktfingern 341, 342 und 343 auf. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel können auch mehr Kontaktfinger vorgesehen sein. Im vollständig betätigten Zustand des Tastenmoduls 110 bzw. in dessen Betätigungsposition bzw. an dessen zweiten Schaltpunkt liegen alle drei Kontaktfinger 341, 342 und 343 in einer Ebene normal zu einer Achse der Betätigungsbewegung. Im nicht betätigten Zustand des Tastenmoduls 110 bzw. in dessen Ruheposition ragt der Tastenstößel 220 am weitesten aus dem Modulgehäuse 230 heraus und sind die Kontaktfinger 341, 342 und 343 im Tastenmodul 230 frei ohne Kontakt zu dem Schaltungssubstrat 102 der Tastatur 100 angeordnet, wobei die Kontaktfinger 341, 342 und 343 entlang der Achse der Betätigungsbewegung voneinander beabstandet sind. Der erste Kontaktfinger 341 und der zweite Kontaktfinger 342 sind diejenigen Kontakte, die den ersten Schaltpunkt realisieren. Sie sind in einem montierten Zustand der Tastatur 100 näher an dem Schaltungssubstrat 102 der Tastatur 100 angeordnet als der dritte Kontaktfinger 343, der den zweiten Schaltpunkt realisiert.
Ein Ablauf des Betätigens des Tastenmoduls 110 ist nachfolgend kurz beschrieben. Das Tastenmodul 110 befindet sich zunächst im kontaktlosen Zustand, wie es in 3A gezeigt ist. Das elastische Mittel 660 drückt den Tastenstößel 220 weg vom Gehäuseboden an einen nicht gezeigten Gehäuseanschlag. Die drei Kontaktfinger 341, 342 und 343 sind frei und ohne Kontakt zum Schaltungssubstrat 102 im Tastenstößel 220 angeordnet, wobei der erste Kontaktfinger 341 und der zweite Kontaktfinger 342 entlang einer Achse der Betätigungsbewegung von dem dritten Kontaktfinger 343 beabstandet sind. Beim Betätigungsvorgang bzw. bei der Betätigungsbewegung treffen zunächst der erste Kontaktfinger 341 und der zweite Kontaktfinger 342 auf das Schaltungssubstrat 102 bzw. die erste Kontaktfläche 303a und die zweite Kontaktfläche 303b. Der erste Kontaktfinger 341 und der zweite Kontaktfinger 342 sind als elektrische Brücke zu sehen und schließen am ersten Schaltpunkt bzw. nach dem ersten Vorlaufweg die erste Kontaktfläche 303a und die zweite Kontaktfläche 303b elektrisch kurz. Wird der Tastenstößel 220 weiter betätigt, so kann der zweite Schaltpunkt realisiert werden. Die dritte Kontaktfläche 303c auf dem Schaltungssubstrat 102 wird hierbei durch den dritten Kontaktfinger 343 in Verbindung mit dem ersten Kontaktfinger 341 und dem zweiten Kontaktfinger 342 elektrisch kurzgeschlossen.
Zusammenfassend sei angemerkt, dass durch drei Kontaktfinger 341, 342 und 343, welche entlang einer Achse der Betätigungsbewegung voneinander beabstandet sind, zwei Schaltpunkte realisierbar sind. Der erste Schaltpunkt kann nach einem kurzen Vorlaufweg erreicht werden und für einen schnellen Kontakt sorgen. Der zweite Schaltpunkt kann nach einem längeren Vorlaufweg erreicht werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
Bezugszeichenliste

100: Tastatur
102: Schaltungssubstrat
104: Fixierelement
106: Tastenkappe
110: Tastenmodul
220: Tastenstößel
222: Kopplungsabschnitt
230: Modulgehäuse
240: Auslöseelement
341: erster Kontaktfinger
342: zweiter Kontaktfinger
343: dritter Kontaktfinger
303a: erste Kontaktfläche
303b: zweite Kontaktfläche
303c: dritte Kontaktfläche
625: Vorsprungsabschnitt
634: Positioniervorsprung
636: Befestigungsabschnitt
638: Kragen
644: erster Fingerabschnitt
645: zweiter Fingerabschnitt
650: Drahtbügel
660: elastisches Mittel
770: Vorrichtung zum Erkennen
772: Erfassungseinrichtung
774: Bereitstellungseinrichtung
781: erstes Betätigungssignal
782: zweites Betätigungssignal
783: weiteres Betätigungssignal
800: Verfahren zum Erkennen
810: Schritt des Erfassens
820: Schritt des Bereitstellens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017106406 A1 [0002]

Claims

Tastenmodul (110) für eine Tastatur (100), wobei das Tastenmodul (110) folgende Merkmale aufweist: einen Tastenstößel (220); ein Modulgehäuse (230), wobei das Modulgehäuse (230) ausgeformt ist, um den Tastenstößel (220) bewegbar aufzunehmen, um eine translatorische Betätigungsbewegung des Tastenstößels (220) zwischen einer Ruheposition und einer Betätigungsposition relativ zu dem Modulgehäuse (230) zu ermöglichen; und ein Auslöseelement (240) zum Auslösen eines Betätigungssignals des Tastenmoduls (110) ansprechend auf die Betätigungsbewegung, wobei das Auslöseelement (240) an dem Tastenstößel (220) angebracht ist, wobei das Auslöseelement (240) als ein Kontaktgeber zum elektrischen Kurzschließen von Kontaktflächen (303a, 303b, 303c) eines Schaltungssubstrats (102) der Tastatur (100) ausgeführt ist, wobei das Auslöseelement (240) mehr als zwei elastisch verformbare Kontaktfinger (341, 342, 343) zum Kontaktieren der Kontaktflächen (303a, 303b, 303c) nach unterschiedlichen Vorlaufwegen im Verlauf der Betätigungsbewegung aufweist.
Tastenmodul (110) gemäß Anspruch 1, bei dem die Kontaktfinger (341, 342, 343) ausgeformt sind, um zumindest zwei der Kontaktflächen (303a, 303b, 303c) im Verlauf der Betätigungsbewegung wegversetzt zueinander und/oder in einer frei vordefinierten Reihenfolge zu kontaktieren.
Tastenmodul (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Auslöseelement (240) drei elastisch verformbare Kontaktfinger (341, 342, 343) aufweist, wobei ein erster Kontaktfinger (341) ausgeformt ist, um eine erste Kontaktfläche (303a) nach einem ersten Vorlaufweg zu kontaktieren, wobei ein zweiter Kontaktfinger (342) ausgeformt ist, um eine zweite Kontaktfläche (303b) nach dem ersten Vorlaufweg zu kontaktieren, wobei ein dritter Kontaktfinger (343) ausgeformt ist, um eine dritte Kontaktfläche (303c) nach einem zweiten Vorlaufweg zu kontaktieren, wobei der zweite Vorlaufweg länger als der erste Vorlaufweg ist.
Tastenmodul (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Auslöseelement (240) drei elastisch verformbare Kontaktfinger (341, 342, 343) aufweist, wobei ein erster Kontaktfinger (341) und ein zweiter Kontaktfinger (342) relativ zu einem Korpus des Auslöseelements (240) in einem ersten Winkel gebogen sind, wobei ein dritter Kontaktfinger (343) relativ zu dem Korpus des Auslöseelements (240) in einem zweiten Winkel gebogen ist, wobei der erste Winkel größer als der zweite Winkel ist.
Tastenmodul (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Auslöseelement (240) drei elastisch verformbare Kontaktfinger (341, 342, 343) aufweist, wobei ein erster Kontaktfinger (341) und ein zweiter Kontaktfinger (342) als Teilabschnitte eines ersten Fingerabschnittes (644) des Auslöseelements (240) ausgeformt sind und ein dritter Kontaktfinger (343) als ein zweiter Fingerabschnitt (645) des Auslöseelements (240) ausgeformt ist, und/oder wobei ein Trennungszwischenraum zwischen dem ersten Kontaktfinger (341) und dem zweiten Kontaktfinger (342) kürzer ist als ein Trennungszwischenraum zwischen dem zweiten Kontaktfinger (342) und dem dritten Kontaktfinger (343).
Tastenmodul (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem jeder der Kontaktfinger (341, 342, 343) einen gebogenen Endabschnitt zum Kontaktieren einer der Kontaktflächen (303a, 303b, 303c) aufweist.
Tastenmodul (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Drahtbügel (650) zum Bereitstellen einer taktilen und/oder akustischen Rückkopplung, wobei der Drahtbügel (650) im Verlauf der Betätigungsbewegung elastisch auslenkbar ist, wobei der Drahtbügel (650) mit einem Gesamtbiegewinkel von weniger als 360 Grad gebogen ausgeformt ist, wobei der Drahtbügel (650) an dem Tastenstößel (220) fixiert ist.
Tastenmodul (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Modulgehäuse (230) einstückig ausgeformt ist, wobei das Modulgehäuse (230) zumindest einen Positioniervorsprung (634) zum Positionieren des Tastenmoduls (110) an einem Schaltungssubstrat (102) der Tastatur (100) aufweist, wobei das Modulgehäuse (230) zumindest einen Befestigungsabschnitt (636) zum formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Befestigen des Tastenmoduls (110) in der Tastatur (100) aufweist.
Tastatur (100), wobei die Tastatur (100) folgende Merkmale aufweist: zumindest ein Tastenmodul (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche; und das Schaltungssubstrat (102) mit den Kontaktflächen (303a, 303b, 303c), wobei das zumindest eine Tastenmodul (110) an dem Schaltungssubstrat (102) angeordnet ist.
Tastatur (100) gemäß Anspruch 9, mit einer Vorrichtung (770) zum Erkennen einer Betätigung des Tastenmoduls (110), wobei die Vorrichtung (770) signalübertragungsfähig mit dem Schaltungssubstrat (102) verbunden ist, wobei die Vorrichtung (770) eine Erfassungseinrichtung (772) zum Erfassen einer Anzahl von durch die Kontaktfinger (341, 342, 343) kontaktierten Kontaktflächen (303a, 303b, 303c) des Schaltungssubstrats (102) der Tastatur (100) und eine Bereitstellungseinrichtung (774) zum Bereitstellen eines ersten Betätigungssignals (781) ansprechend auf eine erfasste erste Anzahl von durch die Kontaktfinger (341, 342, 343) kontaktierten Kontaktflächen (303a, 303b, 303c) und eines zweiten Betätigungssignals (782) ansprechend auf eine erfasste, von der ersten Anzahl unterschiedliche, zweite Anzahl von durch die Kontaktfinger (341, 342, 343) kontaktierten Kontaktflächen (303a, 303b, 303c) aufweist, wobei jedes der Betätigungssignale (781, 782) eine erkannte Betätigung des Tastenmoduls (110) repräsentiert.
Tastatur (100) gemäß Anspruch 10, bei der die Erfassungseinrichtung (772) ausgebildet ist, um zumindest ein Zeitintervall zwischen Kontaktzeitpunkten, zu denen unterschiedliche Kontaktflächen (303a, 303b, 303c) durch die Kontaktfinger (341, 342, 343) kontaktiert werden, zu erfassen, wobei die Bereitstellungseinrichtung (774) ausgebildet ist, um abhängig von dem zumindest einen erfassten Zeitintervall unter Verwendung einer Bestimmungsvorschrift zumindest ein weiteres Betätigungssignal (783) bereitzustellen, wobei das zumindest eine weitere Betätigungssignal (783) eine erkannte Betätigung des Tastenmoduls (110) repräsentiert.
Tastatur (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der die Kontaktflächen (303a, 303b, 303c) elektrisch voneinander isoliert und/oder entlang einer Geraden angeordnet sind.
Tastatur (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, bei der das zumindest eine Tastenmodul (110) und das Schaltungssubstrat (102) ausschließlich formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Tastatur (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, mit einem Fixierelement (104) zum Fixieren des zumindest einen Tastenmoduls (110) an dem Schaltungssubstrat (102), wobei das Fixierelement (104) als ein Tastenrahmen zwischen dem Schaltungssubstrat (102) und einem Tastaturoberteil oder als ein Tastaturoberteil ausgeführt ist.
Verfahren (800) zum Erkennen einer Betätigung eines Tastenmoduls (110) einer Tastatur (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei das Verfahren (800) folgende Schritte aufweist: Erfassen (810) einer Anzahl von durch die Kontaktfinger (341, 342, 343) kontaktierten Kontaktflächen (303a, 303b, 303c) des Schaltungssubstrats (102) der Tastatur (100); und Bereitstellen (820) eines ersten Betätigungssignals ansprechend auf eine erfasste erste Anzahl von durch die Kontaktfinger (341, 342, 343) kontaktierten Kontaktflächen (303a, 303b, 303c) und eines zweiten Betätigungssignals ansprechend auf eine erfasste, von der ersten Anzahl unterschiedliche, zweite Anzahl von durch die Kontaktfinger (341, 342, 343) kontaktierten Kontaktflächen (303a, 303b, 303c), wobei jedes der Betätigungssignale eine erkannte Betätigung des Tastenmoduls (110) repräsentiert.