DE102020127246A1

DE102020127246A1 - Einrichtung zur Erfassung eines Tastendrucks eines Tastenmoduls, Tastatur sowie Verfahren zur Erfassung eines Tastendrucks eines Tastenmoduls

Info

Publication number: DE102020127246A1
Application number: DE102020127246.4A
Authority: DE
Inventors: Eduard Ruff
Original assignee: Cherry Europe GmbH
Current assignee: Cherry Europe GmbH
Priority date: 2020-10-15
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2022-04-21
Also published as: DE202020106975U1; CN114371394A; US20220122787A1; DE202020106974U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (10) zur Erfassung eines Tastendrucks einer Tastatur, umfassend ein Tastenmodul (11), ein Schaltungssubstrat (15), eine an oder in dem Schaltungssubstrat (15) angeordnete Planarspule (13) und mindestens ein Bedämpfungselement (14), wobei das mindestens eine Bedämpfungselement (14) zur Bedämpfung der Planarspule (13) in dem Tastenmodul (11) zwischen einer Ruheposition (27) und einer Betätigungsposition (29) beweglich angeordnet ist, wobei das Bedämpfungselement (14) bei Bewegung in Richtung Betätigungsposition (29) eine ersten Betätigungsbewegung (28a) und bei Bewegung in Richtung Ruheposition (27) eine zweite Betätigungsbewegung (28b) ausführt, und wobei die Einrichtung (10) bei Durchführung der ersten Betätigungsbewegung (28a) und/oder der zweiten Betätigungsbewegung (28b) mindestens ein elektrisches Signal ausgibt.Die Erfindung betrifft ferner eine Tastatur umfassend eine oder mehrere derartige Einrichtungen sowie ein Verfahren zur Erfassung eines Tastendrucks eines Tastenmoduls mit einer derartigen Einrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung eines Tastendrucks eins Tastenmoduls einer Tastatur, eine Tastatur umfassend eine oder mehrere derartige Einrichtungen sowie ein Verfahren zur Erfassung eines Tastendrucks eines Tastenmoduls.
Bei Tastaturen werden unterschiedlichste Arten und Bauformen von Tastenmodulen verwendet. Dabei sind der konstruktive Aufbau und die Erzeugung eines Signals, das beispielsweise die Betätigung einer Taste signalisiert, wesentliche Einflussfaktoren auf die Qualität eines Tastenmoduls und damit einer Tastatur.
Ein Großteil der kommerziell erhältlichen Tastenmodule gehört zu den sogenannten mechanischen Tastenmodulen. Seit langem hat sich bei diesen folgendes Kontaktsystem bewährt: Bei Betätigung des Tastenmoduls berühren sich zwei metallische Kontaktflächen, was einen Kurzschluss zur Folge hat und ein Schaltsignal auslöst.
Nachteilig an den konventionellen mechanischen Tastenmodulen ist, dass ein Materialverschleiß, insbesondere ein mechanischer Abrieb an den Kontaktflächen unvermeidbar ist. Dadurch treten mit steigender Nutzungsdauer der Tastenmodule auch vermehrt Fehlschaltungen auf. Besonders nachteilig wirkt sich ein Bruch der Kontaktflächen auf die Funktionalität der Tastenmodule aus.
Ein weiterer Nachteil eines mechanischen Tastenmoduls liegt darin, dass bei einer Betätigung nur ein Schaltpunkt vorgesehen ist, das heißt es wird pro Betätigung an einer bestimmten Stelle genau ein Signal ausgelöst. Unterschiedliche Anwendungen, beispielsweise Texterfassung einerseits und Spiele andererseits, würden sich besser bedienen lassen, wenn der Schaltpunkt des Tastenmoduls bei einer anderen Stelle der Betätigungsbewegung liegen würde, das Signal also früher oder später ausgelöst werden würde. Wünschenswert wäre daher eine Verstellbarkeit des Schaltpunktes, so dass ein Tastenmodul und damit eine Tastatur für verschiedene Anwendungen optimal nutzbar sind.
Nachteilig bei mechanischen Tastenmodulen ist ferner, dass nur ein Signal pro Betätigung ausgelöst wird. Ein variables Signal, in einzelnen Stufen oder feinabgestuft oder auch stufenlos, ist somit nicht möglich. Viele Anwendungen beispielsweise bei Spielen wünschen jedoch eine sogenannte Joystick-Funktion, um beispielsweise Objekte mit variabler Geschwindigkeit steuern zu können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Erfassung eines Tastendrucks eines Tastenmoduls einer Tastatur anzugeben, die bzw. das eine im Vergleich zu den konventionellen mechanischen Tastenmodulen höhere Lebensdauer bei im Wesentlichen gleichbleibender Schaltqualität ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Tatstatur mit den Merkmalen des Anspruchs 13 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Erfassung eines Tastendrucks einer Tastatur umfasst ein Tastenmodul, ein Schaltungssubstrat, eine an oder in dem Schaltungssubstrat angeordnete Planarspule und mindestens ein Bedämpfungselement. Das mindestens eine Bedämpfungselement ist zur Bedämpfung der Planarspule in dem Tastenmodul zwischen einer Ruheposition und einer Betätigungsposition beweglich angeordnet. Der Bewegungsweg des Bedämpfungselements zwischen Ruheposition und Betätigungsposition kann beispielsweise zwischen 2 und 6 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm betragen, insbesondere liegt er bei etwa 4 mm. Das Bedämpfungselement führt bei Bewegung in Richtung Betätigungsposition eine erste Betätigungsbewegung und bei Bewegung in Richtung Ruheposition eine zweite Betätigungsbewegung aus. Die erfindungsgemäße Einrichtung gibt bei Durchführung der ersten Betätigungsbewegung und/oder der zweiten Betätigungsbewegung mindestens ein elektrisches Signal, beispielsweise ein elektrisches Schaltsignal, aus.
Unter Schaltungssubstrat wird beispielsweise eine Leiterplatte, eine Schaltungsplatine, eine Schaltungsfolie, ein Stanzteil oder ein sonstiges Substrat mit aufgebrachten und/oder integrierten Leiterbahnen verstanden.
Das Tastenmodul weist beispielsweise ein Gehäuse und einen relativ zu dem Gehäuse beweglichen Stößel auf. Der Stößel ist zwischen einer Ausgangsposition und einer gedrückten Position beweglich, wobei die Bewegung üblicherweise geradlinig verläuft. Typischerweise wird der Stößel durch ein elastisches Mittel, beispielsweise eine Feder, insbesondere eine Druckfeder, in seiner Ausgangsposition gehalten. An einem freien Ende des Stößels kann eine Tastenkappe zur Betätigung durch einen Bediener angeordnet sein. Durch Druck des Bedieners auf die Tastenkappe wird der Stößel aus seiner Ausgangsposition in Richtung gedrückter Position bewegt, das elastische Mittel wird hierbei gespannt. Ohne Druck durch einen Bediener wird der Stößel durch das gespannte elastische Element wieder in Richtung Ausgangsposition zurückbewegt. In der Ausgangsposition des Stößels befindet sich das Bedämpfungselement in seiner Ruheposition, in der gedrückten Position des Stößels befindet sich das Bedämpfungselement in seiner Betätigungsposition.
Vorzugsweise ist der planaren Spule ein Kondensator zugeordnet, der auf oder in dem Schaltungssubstrat, aber auch außerhalb des Schaltsubstrats angeordnet sein kann. Planare Spule und Kondensator bilden einen LC-Resonanzschwingkreis. Der LC-Resonanzschwingkreis wird mit Wechselspannung, beispielsweise 16 MHz, betrieben. Die Impedanz der Planarspule, die Kapazität des Kondensators und die Frequenz sind beispielsweise so abgestimmt, dass sich der LC-Resonanzschwingkreis dann, wenn das Bedämpfungselement seine Ruheposition einnimmt, an einer Flanke der Resonanzkurve befindet. Durch Annäherung des Bedämpfungselements an die Planarspule (erste Betätigungsbewegung) wird die Impedanz der Planarspule verändert und der LC-Resonanzschwingkreis wird verstellt. Die Schwingungsamplitude verändert sich aufgrund der Impedanz-Veränderung. Dadurch verändert sich der Stromfluss durch den LC-Resonanzschwingkreis. Die Veränderung des Stromflusses kann beispielweise durch Veränderung des Spannungsabfalls erfasst werden.
Die Planarspule bzw. der LC-Resonanzschwingkreis einerseits und das Bedämpfungselement andererseits bilden zusammen beispielsweise einen induktiven Näherungsschalter, der eine Annäherung oder Entfernung des Bedämpfungselements an die Planarspule signalisiert.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist vorzugsweise als Bestandteil einer Tastatur vorgesehen. Das Schaltungssubstrat der Einrichtung ist hierbei in einem Rahmen oder Gehäuse der Tastatur angeordnet. In bzw. an dem Schaltungssubstrat sind Tastenmodul und Planarspule angeordnet, wobei die Planarspule in mehreren alternativen Ausführungsformen angeordnet sein kann, beispielsweise an einer Oberseite des Schaltungssubstrats, an der auch das Tastenmodul angeordnet ist bzw. die dem Tastenmodul zugewandt ist, oder an einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite oder - bei einem mehrschichtigen Aufbau des Schaltungssubstrats - innerhalb des Schaltungssubstrats. Zusätzlich zu der Planarspule und dem bereits angesprochenen Kondensator können weitere insbesondere elektrische oder elektronische Bauelemente in und/oder an dem Schaltungssubstrat vorgesehen sein.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung liegen insbesondere darin, dass das Zusammenwirken von Planarspule bzw. LC-Resonanzschwingkreis einerseits und Bedämpfungselement andererseits eine berührungslose Auslösung mindestens eines Signals bei einer Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements, die in der Regel von einem Bediener der Tastatur oder von einem elastischen Mittel zur Zurückstellung einer Tastenbetätigung durch den Bediener ausgeht, ermöglicht. Die bei konventionellen Tastenmodulen erforderliche Berührung von Kontaktflächen entfällt, die Erfassung der Tastenbedienung erfolgt berührungslos. Somit kann es auch nicht zu einem Materialverschleiß bzw. einem mechanischen Abrieb der Kontaktflächen bis hin zum Bruch und den damit einhergehenden Fehlschaltungen kommen. Durch die Erfindung ist es somit möglich, Tastenmodule und damit auch Tastaturen mit im Vergleich zu konventionellen Tastenmodulen geringerer Störempfindlichkeit und gesteigerter Lebensdauer herzustellen. Ferner ermöglicht die berührungslose Ausgabe des Signals einen qualitativ gleichbleibenden Schaltvorgang, es ergeben sich keine Änderungen beispielsweise des Schaltpunktes oder der Schaltzuverlässigkeit durch Materialverschleiß oder Abrieb oder Bruch der Kontaktflächen.
Die Ruheposition des Bedämpfungselements entspricht vorzugsweise der bereits angesprochenen Ausgangsposition des Stößels des Tastenmoduls, bei der sich der Stößel und damit das Tastenmodul in einem unbetätigten Zustand befinden. Die Ausgangsposition kann der Stößel beispielsweise mit Hilfe eines oder mehrerer elastischer Mittel, beispielsweise einer Feder, insbesondere Druckfeder, ohne äußerliches Einwirken einnehmen. Die Betätigungsposition des Bedämpfungselements entspricht vorzugsweise einer gedrückten Position des Stößels des Tastenmoduls, die eingenommen wird, wenn eine äußere Kraft auf den Stößel des Tastenmoduls einwirkt, insbesondere die Taste durch einen Bediener gedrückt wird.
Während der Durchführung der ersten Betätigungsbewegung und der zweiten Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements wird jeweils die Planarspule bedämpft und - beispielsweise mit Erreichen bzw. Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts (Änderungsgrenzwerts) - das vorgenannte Signal ausgelöst und/oder ausgegeben und/oder geändert. Die erste und zweite Betätigungsbewegung kann bei Erreichen der Betätigungsposition bzw. der Ruheposition durch ein mechanisches Bauteil, insbesondere ein Anschlagelement, begrenzt sein.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Einrichtung mindestens eine Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung zur Erfassung und/oder Verarbeitung mindestens einer sich bei der Bedämpfung durch das Bedämpfungselement ändernden physikalischen Kenngröße der Planarspule umfasst. Die Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung ist derart eingerichtet, dass bei Erreichen oder Überschreiten mindestens eines Änderungsgrenzwertes der physikalischen Kenngröße das mindestens eine elektrische Signal ausgegeben wird. Die Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung kann alternativ oder zusätzlich auch derart eingerichtet sein, dass die Signalstärke des mindestens einen elektrischen Signals sich in Abhängigkeit von der Änderung der physikalischen Kenngröße ändert. Bei der physikalischen Kenngröße kann es sich um eine elektrische Spannung, eine elektrische Stromstärke oder auch eine Frequenz handeln. Unter anderem können sämtliche messbaren Parameter eines LC-Schwingkreises darunter verstanden werden.
Bei dem Änderungsgrenzwert kann es sich um einen gemeinsamen Änderungsgrenzwert handeln, der sowohl für die erste als auch für die zweite Betätigungsbewegung funktioniert. Es ist aber auch möglich, zwei oder auch mehrere verschiedene Änderungsgrenzwerte vorzugeben, beispielsweise einen ersten Änderungsgrenzwert, der bei der ersten Betätigungsbewegung funktioniert, und einen zweiten Änderungsgrenzwert, der bei der zweiten Betätigungsbewegung funktioniert.
Die genannten Änderungsgrenzwerte können fest vorgeben sein. Es ist aber auch möglich, dass der oder die Änderungsgrenzwerte einstellbar sind. Dies hat den Vorteil, dass sich der sogenannte Schaltpunkt, also die exakte Position des Betätigungselements und damit des Stößels des Tastenmoduls während der jeweiligen Betätigungsbewegung, während der das mindestens eine elektrische Signal ausgegeben wird, ohne mechanische Veränderung des Tastenmoduls verändern und damit einstellen lässt. Somit kann der Bediener der Tastatur individuell den gewünschten Schaltpunkt der Tasten seiner Tastatur einstellen, ohne - wie bisher - neue Tastenmodule kaufen zu müssen. Beispielsweise kann dieselbe Tastatur für Gaming- und Office-Anwendungen genutzt werden, es ist lediglich - sofern gewünscht - der Schaltpunkt zu verändern. Auch kann ein Hersteller ein einheitliches Tastaturmodell für verschiedene Anwendungen bereitstellen und für den jeweiligen Anwendungsfall den Schaltpunkt unterschiedlich voreinstellen.
Die Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung kann alternativ oder zusätzlich auch derart eingerichtet sein, dass die Signalstärke des mindestens einen elektrischen Signals von der Position des Bedämpfungselements im Tastenmodul abhängig ist. Beispielsweise kann ein variables Signal, in einzelnen Stufen oder feinabgestuft oder auch stufenlos, ausgegeben werden. Dies ist beispielswiese möglich, wenn die Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements derart erfolgt, dass sich die vorgenannte physikalische Kenngröße der Planarspule bzw. des die Planarspule umfassenden LC-Resonanzschwingkreises während der Bewegung fortwährend ändert, insbesondere kontinuierlich und/oder stufenlos. Die Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung kann dann derart eingerichtet sein, dass das mindestens eine elektrische Signal bei der Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements stufenlos oder feinabgestuft oder in einzelnen Stufen ausgegeben wird, vorzugsweise mit sich entsprechend stufenlos oder feinabgestuft oder in einzelnen Stufen erfolgender Änderung der Signalstärke.
Auf diese Weise lässt sich eine sogenannte Joystick-Funktion bei Tasten, zumindest einer oder einzelner oder aller Tasten einer Tastatur, realisieren, die insbesondere im Gaming-Bereich, aber auch in Office-Anwendungen und sonstigen Anwendungen, beispielsweise beim geschwindigkeitsveränderlichen Scrollen durch Dokumente, Tabellen und Websites oder beim geschwindigkeitsveränderlichen Steuern von Objekten, vielfältige neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnet.
Die vorgenannten Möglichkeiten der Einstellbarkeit der Schaltpunkte der einzelnen Tastenmodule und damit Tasten und/oder der Realisierung einer Joystick-Funktion bringen ferner den Vorteil mit sich, dass sich Tastaturen im Laufe der Zeit neu kalibrieren lassen. Mechanische, elektromechanische und elektronische Komponenten können im Laufe der Nutzungszeit verschleißen und/oder ihre Eigenschaften aufgrund von Alterung ändern. Dies kann bei Tastenmodulen und Tastaturen dazu führen, dass sich beispielsweise die Schaltpunkte und/oder die Zuordnung von Bewegungspositionen des Bedämpfungselements zu ausgegebenen Signalen bzw. Signalstärken verändern, gegebenenfalls können durch Verstelleffekte bestimmte Funktionen sogar ganz entfallen. In der vorgenannten Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung kann eine Zuordnung der physikalischen Kenngröße zur Stärke des ausgegebenen elektrischen Signals oder eine Festlegung eines oder mehrerer Änderungsgrenzwerte vorgesehen sein. Diese Zuordnung kann gegebenenfalls - beispielsweise aufgrund der vorgenannten Verschleiß- und Alterungseffekte - angepasst werden. Dadurch kann beispielsweise jedes einzelne Tastenmodul und/oder die gesamte Tastatur neu kalibriert werden, das heißt es wird zumindest weitgehend der Ausgangszustand wiederhergestellt. Beispielsweise kann dies bei jedem Einschalten der Tastatur erfolgen und/oder durch Eingabe bestimmter Befehle und/oder durch Verwendung bestimmter Tastenkombinationen. Dadurch kann beispielsweise die Alterung von Komponenten im Laufe der Lebensdauer kompensiert werden. In analoger Weise können Fertigungstoleranzen oder toleranzbedingte Unterschiede in den Tastenmodulen und/oder Tastaturen durch entsprechende Kalibrierung bzw. Einstellung ausgeglichen werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Planarspule mindestens eine Windung umfasst. Alternativ oder additiv kann die Planarspule an einer Oberseite und/oder einer Unterseite des Schaltungssubstrats angeordnet sein. Bei der Oberseite handelt es sich vorzugsweise um die Seite oder Fläche des Schaltungssubstrats, an der auch das Tastenmodul angebracht ist bzw. die dem Tastenmodul zugewandt ist. Die Unterseite ist entsprechend diejenige Seite oder Fläche, welche dem Tastenmodul abgewandt ist. Auch kann die Planarspule zwischen mindestens zwei Schichten innerhalb eines mehrschichtigen Schaltungssubstrats angeordnet sein. Unter einer Windung wird insbesondere eine vollständige Windung verstanden. Insbesondere weist die Windung zumindest weitgehend eine Kreis- oder Ovalform oder auch eine eckige Form, beispielsweise eine Rechteckform, beispielsweise mit abgerundeten Ecken, auf. Bei der Planarspule liegen die gegebenenfalls vorhandenen mehreren Windungen vorzugsweise in einer Ebene, das heißt der Spulendraht liegt in einer Ebene und die Windungen weisen somit unterschiedliche Abmessungen in dieser Ebene auf und sind in dieser Ebene ineinander angeordnet. Entsprechend kann auch die gegebenenfalls zahlreiche Windungen umfassende Planarspule eine Kreis- oder Ringform oder eine Ovalform oder eine eckige Form, beispielsweise eine Rechteckform, gegebenenfalls mit abgerundeten Ecken, aufweisen. Mehrere Windungen einer Planarspule können auch spiralförmig ineinander verlaufen.
Die Planarspule kann als gedruckte Schaltung an der Ober- und/oder Unterseite des Schaltungssubstrats oder auch innerhalb des Schaltungssubstrats angeordnet sein. Ferner kann die Planarspule als metallisierte Folie oder als gestanzte Metallplatte (Stanzteil) verwirklicht sein.
Insbesondere kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Bedämpfungselement aus einem ferromagnetischen oder paramagnetischen Material besteht oder zumindest bereichsweise ein ferromagnetisches oder paramagnetischen Material umfasst. Das Bedämpfungselement kann beispielsweise ein metallisches Biegeteil sein. Das ferromagnetische oder paramagnetische Material kann auch als Beschichtung aufgebracht sein, beispielsweise auf Kunststoff.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Bedämpfungselement eine horizontale Fläche ausbildet, die in der Betätigungsposition parallel zum Schaltungssubstrat und/oder zur Planarspule ausgerichtet ist. Unter „parallel“ wird hierbei jede weitgehend parallele Ausrichtung verstanden, das heißt insbesondere Fertigungstoleranzen sind mit umfasst. Die Planarspule bildet eine plane Ebene auf dem Schaltungssubstrat. Somit ist die horizontale Fläche des Bedämpfungselements parallel zu dieser planen Ebene der Planarspule ausgerichtet, was vorteilhaft für die Bedämpfung der Planarspule durch das Bedämpfungselement ist. Weiterhin kann die horizontale Fläche des Bedämpfungselements auch in der Ruheposition und auch während der gesamten ersten und/oder zweiten Betätigungsbewegung parallel zum Schaltungssubstrat und/oder zur Planarspule ausgerichtet sein. Bei der horizontalen Fläche kann es sich um eine Fläche eines als Metallbiegeteil ausgebildeten Bedämpfungselements handeln oder um eine Fläche des Stößels, sofern dieser als Bedämpfungselement ausgebildet ist und/oder entsprechend beschichtet ist.
Gemäß einer Weiterbildung bildet das Bedämpfungselement mindestens eine weitere Fläche aus, die sich senkrecht oder schräg, also in einem spitzen oder stumpfen Winkel, zur horizontalen Fläche erstreckt. Dadurch bildet das Bedämpfungselement einen dreidimensionalen Körper, der im Magnetfeld der Planarspule bewegt wird und dadurch bei gleicher Bewegungsstrecke eine größere Änderung der Impedanz der Planarspule und damit eine größere Wirkung, insbesondere hinsichtlich der Änderung der physikalischen Kenngröße, hervorruft als ein flächiger, zumindest im Wesentlichen zweidimensionaler Körper.
Gemäß einer Ausgestaltung ist das Bedämpfungselement bei der ersten und zweiten Betätigungsbewegung senkrecht zum Schaltungssubstrat und/oder zur Planarspule bewegbar. Vorzugsweise ist das Bedämpfungselement in der Ruheposition von der Planarspule weiter beabstandet als in der Betätigungsposition. Somit verändert sich ein Abstand der horizontalen Fläche des Bedämpfungselements von dem Schaltungssubstrat und/oder der Planarspule bei der senkrechten Bewegung des Bedämpfungselements. Bei der ersten Betätigungsbewegung nähert sich das Bedämpfungselement der Planarspule, der Abstand verringert sich kontinuierlich. Bei der zweiten Betätigungsbewegung entfernt sich das Bedämpfungselement von der Planarspule, der Abstand vergrößert sich kontinuierlich.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Bedämpfungselement ein Stößel des Tastenmoduls ist oder das Bedämpfungselement an einem Stößel des Tastenmoduls angeordnet und/oder ausgebildet ist. Ist das Bedämpfungselement zugleich der Stößel des Tastenmoduls, so kann der Stößel selbst ein ferromagnetisches oder paramagnetisches Material umfassen. Dies kann zumindest bereichsweise oder vollständig an dem Stößel ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer metallischen Beschichtung. Ist das Bedämpfungselement am Stößel angeordnet, so handelt es sich bei dem Bedämpfungselement insbesondere um ein separates Bauteil, welches vorzugsweise zumindest bereichsweise aus einem ferromagnetischen oder paramagnetischen Material besteht oder mit einem derartigen Material beschichtet ist. Ist das Bedämpfungselement am Stößel ausgebildet, so kann es sich beispielsweise um eine Beschichtung handeln, insbesondere eine Beschichtung bestehend aus einem ferromagnetischen oder paramagnetischen Material oder umfassend ein ferromagnetisches oder paramagnetisches Material.
Der Stößel ist in dem Tastenmodul beweglich angeordnet. Die Bewegung des Stößels, beispielsweise ausgelöst durch einen Tastendruck durch einen Bediener der Tastatur, stellt die erste oder zweite Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements dar (wenn der Stößel das Betätigungselement ist) oder entspricht der ersten oder zweiten Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements (wenn dieses am Stößel angeordnet und/oder ausgebildet ist). Ein Abstand zwischen Stößel und Schaltungssubstrat und/oder Planarspule kann sich bei der Bewegung verringern oder vergrößern. Das Bedämpfungselement, welches der Stößel selbst sein kann oder an dem Stößel angeordnet und/oder ausgebildet sein kann, bewegt sich mit dem Stößel mit und führt dabei die erste oder zweite Betätigungsbewegung aus. Somit verringert oder vergrößert sich entsprechend auch der Abstand des Bedämpfungselements von Schaltungssubstrat und/oder der Planarspule, wodurch die Planarspule bedämpft wird. Die Betätigungsbewegung erfolgt vorzugsweise zumindest weitgehend senkrecht zum Schaltungssubstrat.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Tastenmodul einen Stößel und einen Hilfsbetätiger umfasst. Bei dieser Ausführungsform ist das Bedämpfungselement entweder der Hilfsbetätiger selbst und/oder das Bedämpfungselement ist an dem Hilfsbetätiger angeordnet und/oder ausgebildet. Der Stößel und der Hilfsbetätiger sich im Tastenmodul beweglich angeordnet. Durch eine Bewegung des Stößels wird eine Bewegung des Hilfsbetätigers ausgelöst. Die Bewegung des Hilfsbetätigers ist die erste oder zweite Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements (wenn der Hilfsbetätiger das Betätigungselement ist) oder die Bewegung des Hilfsbetätigers entspricht der ersten oder zweiten Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements (wenn dieses am Hilfsbetätiger angeordnet und/oder ausgebildet ist).
Der Hilfsbetätiger hat die Funktion, eine Kraft, welche von einem Bediener durch Tastendruck oder von einem Rückstellelement auf den Stößel ausgeübt wird und zu dessen Bewegung führt, aufzunehmen und ebenfalls in eine Bewegung umzusetzen. Ein Abstand zwischen Hilfsbetätiger und Schaltungssubstrat und/oder Planarspule kann sich bei der Bewegung verringern oder vergrößern. Das Bedämpfungselement, welches der Hilfsbetätiger selbst sein kann oder an dem Hilfsbetätiger angeordnet und/oder ausgebildet sein kann, bewegt sich mit dem Hilfsbetätiger mit und führt dabei die erste oder zweite Betätigungsbewegung aus. Somit verringert oder vergrößert sich entsprechend auch der Abstand des Bedämpfungselements von Schaltungssubstrat und/oder der Planarspule, wodurch die Planarspule bedämpft wird. Die Betätigungsbewegung erfolgt vorzugsweise zumindest weitgehend senkrecht zum Schaltungssubstrat.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Tastenmodul einen Stößel und eine Druckfeder umfasst, wobei das Bedämpfungselement die Druckfeder ist oder an der Druckfeder angeordnet und/oder ausgebildet ist. Der Stößel ist im Tastenmodul beweglich angeordnet und die Druckfeder ist im Tastenmodul komprimierbar und expandierbar, wobei eine Bewegung des Stößels mit einer Kompression oder Expansion der Druckfeder verbunden ist. Die Kompression oder Expansion der Druckfeder ist die erste oder zweite Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements (wenn die Druckfeder das Betätigungselement ist) oder entspricht der ersten oder zweiten Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements (wenn dieses an der Druckfeder angeordnet und/oder ausgebildet ist).
Die Druckfeder erfüllt bei einem Tastenmodul im Wesentlichen die Funktion eines Rückstellelements, welches das Tastenmodul nach einer Betätigung durch einen Bediener in eine Ausgangsposition (Ruheposition) zurückbringt und in dieser bis zu einem Tastendruck hält. Bei einem Tastendruck wird die Druckfeder durch äußere Krafteinwirkung komprimiert. Diese Bewegung führt zu einer Bewegung des Bedämpfungselements und damit zur Bedämpfung der Planarspule. Endet der Tastendruck, so endet auch die Kraftwirkung auf die Druckfeder, so dass diese expandiert. Auch diese Bewegung führt zu einer Bewegung des Bedämpfungselements und damit zur Bedämpfung der Planarspule. Die Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements erfolgt vorzugsweise zumindest weitgehend senkrecht zum Schaltungssubstrat.
Ist das Bedämpfungselement der Stößel oder die Druckfeder selbst, so verringert sich in vorteilhafter Weise die Anzahl der Bauelemente der erfindungsgemäßen Einrichtung. Dadurch reduziert sich auch der Einsatz von teurer Automatisierungstechnik in der Herstellung der Tastenmodule, die Herstellungskosten sinken.
Die erfindungsgemäße Tastatur umfasst eine oder mehrere, vorzugsweise eine Vielzahl an erfindungsgemäßen Einrichtungen. Die Vorteile dieser Tastatur gegenüber herkömmlichen Tastaturen ergeben sich aus den vorstehenden und nachfolgenden Erläuterungen zur erfindungsgemäßen Einrichtung.
In einer Weiterbildung weist die Tastatur eine Unterseite und eine der Unterseite gegenüberliegende Oberseite auf, wobei die Unterseite und/oder die Oberseite aus Metall gebildet sind oder eine metallische Schicht oder metallische Zusatzlage oder metallischen Einleger aufweisen. Dadurch lassen sich äußere Störeinflüsse auf die Impedanz der Planarspulen und/oder die LC-Resonanzscheinkreise im Inneren der Tastatur, beispielsweise ausgehend von Mobilfunkstrahlung oder von metallischen Gegenständen, insbesondere in der Nähe der Tastatur, abschirmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung eines Tastendrucks eines Tastenmoduls einer Tastatur mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung umfasst die Schritte:

Durchführung der ersten Betätigungsbewegung oder der zweiten Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements, wobei sich der Abstand zwischen Bedämpfungselement und Planarspule verändert und dadurch die Planarspule von dem Bedämpfungselement bedämpft wird;
Ausgabe mindestens eines elektrischen Signals bei Durchführung der ersten Betätigungsbewegung und/oder der zweiten Betätigungsbewegung.

Die Vorteile des Verfahrens ergeben sich aus den vorstehenden und nachfolgenden Erläuterungen zur erfindungsgemäßen Einrichtung.
Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass eine sich bei der Bedämpfung durch das Bedämpfungselement ändernde physikalische Kenngröße der Planarspule erfasst und/oder verarbeitet wird. Ferner wird bei Erreichen oder Überschreiten eines Änderungsgrenzwertes der physikalischen Kenngröße das mindestens eine elektrische Signal ausgegeben und/oder die Signalstärke des mindestens einen elektrischen Signals wird in Abhängigkeit von der Änderung der physikalischen Kenngröße geändert.
Mit anderen Worten: Während der gesamten Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements wird ein Wert mindestens einer physikalischen Kenngröße der Planarspule gemessen. Hierbei kann es sich um eine elektrische Spannung und/oder eine elektrische Stromstärke und/oder eine Frequenz handeln. Unter anderem können sämtliche messbaren Parameter eines LC-Schwingkreises darunter verstanden werden. Es können aber auch andere bekannte elektrische Kenngrößen gemessen werden.
Sobald die gemessene Kenngröße einen Änderungsgrenzwert (Schwellenwert) erreicht oder überschreitet, wird das elektrische Signal ausgelöst. Dies kann jederzeit während der Bewegung des Bedämpfungselements der Fall sein oder auch an den Endpunkten der Bewegung. Vorzugsweise können ein oder mehrere Änderungsgrenzwerte vorgegeben sein. Weiter vorzugsweise können ein oder mehrere Änderungsgrenzwerte einstellbar sein, wie bereits vorstehend anhand der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, die Signalstärke des mindestens einen elektrischen Signals in Abhängigkeit von der Änderung der physikalischen Kenngröße zu ändern und damit beispielsweise die bereits angesprochene Joystick-Funktion zu verwirklichen.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass sich die Signalstärke des mindestens einen elektrischen Signals in Abhängigkeit von der Position des Bedämpfungselements im Tastenmodul ändert.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Bedämpfungselement bei der ersten und/oder zweiten Betätigungsbewegung senkrecht zum Schaltungssubstrat und/oder zur Planarspule bewegt wird.
Auch kann vorgesehen sein, dass sich bei der ersten und/oder zweiten Betätigungsbewegung ein Abstand des Bedämpfungselements von dem Schaltungssubstrat und/oder der Planarspule verändert.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Bedämpfungselement ein Stößel des Tastenmoduls ist oder das Bedämpfungselement an einem Stößel des Tastenmoduls angeordnet und/oder ausgebildet ist und die Planarspule durch die Bewegung des Stößels von dem Bedämpfungselement bedämpft wird.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Tastenmodul einen Stößel und einen Hilfsbetätiger umfasst, wobei das Bedämpfungselement der Hilfsbetätiger ist oder an dem Hilfsbetätiger angeordnet und/oder ausgebildet ist und eine Bewegung des Stößels eine Bewegung des Hilfsbetätigers auslöst und die Planarspule durch die Bewegung des Hilfsbetätigers von dem Bedämpfungselement bedämpft wird.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Tastenmodul einen Stößel und eine Druckfeder umfasst, wobei das Bedämpfungselement die Druckfeder ist oder an der Druckfeder angeordnet und/oder ausgebildet ist und eine Bewegung des Stößels mit einer Kompression oder Expansion der Druckfeder verknüpft ist und die Planarspule durch die Kompression oder Expansion der Druckfeder von dem Bedämpfungselement bedämpft wird.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen

1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,
2 eine teilweise Schnittdarstellung der Einrichtung aus 1, wobei sich das Bedämpfungselement in seiner Ruheposition befindet,
3 eine teilweise Schnittdarstellung analog zu 2, wobei sich das Bedämpfungselement nunmehr in seiner Betätigungsposition befindet, und
4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung eines Tastendrucks eines Tastenmoduls.

Einander entsprechende Teile und Komponenten sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 10. Die Einrichtung 10 umfassend ein Tastenmodul 11, ein Schaltungssubstrat, ausgebildet als Leiterplatte 15, eine Planarspule 13 und ein Bedämpfungselement 14. Die Planarspule 13 ist an der Oberseite der Leiterplatte 15 angeordnet. In der Leiterplatte 15 ist eine Bohrung 16 zur Zentrierung und Befestigung des Tastenmoduls 11 an der Oberseite der Leiterplatte 15 vorgesehen. Das Tastenmodul 11 umfasst einen Stößel 19 und ein zweiteiliges Gehäuse 17. Alternativ ist allerdings auch ein einteiliges Gehäuse oder kein Gehäuse möglich.
Innerhalb des Gehäuses 17 ist eine Druckfeder 18 angeordnet. Die Druckfeder 18 dient dazu, den Stößel 19 in eine Ausgangsposition zu bewegen bzw. dort zu halten, bis ein Tastendruck erfolgt. Der Stößel 19 ist dazu im Tastenmodul 11 beweglich angeordnet. Durch einen Druck auf eine nicht dargestellte, auf ein freies Ende des Stößels 19 aufgesetzte Tastenkappe wird die Druckfeder 18 komprimiert.
Das in der 1 dargestellte Bedämpfungselement 14 besteht aus einem ferromagnetischen metallischen Werkstoff. Ferner ist das Bedämpfungselement 14 als Biegeteil ausgeführt. Es weist eine horizontale Fläche 25 und vier senkrecht hierzu verlaufende weitere Flächen 30 auf. Weiter verfügt das Bedämpfungselement 14 an zwei der weiteren Flächen 30, die einander gegenüberliegen, zur mechanischen, insbesondere formschlüssigen, Anbringung an dem Stößel 19 des Tastenmoduls 11 über zwei gegenüberliegende Ausnehmungen 22. An dem Stößel 19 sind zwei gegenüberliegenden Nasen 23 ausgebildet zum Eingriff in die Ausnehmungen 22 des Bedämpfungselements 14.
Bei einer ersten Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements 14 von einer in 2 gezeigten Ruheposition in Richtung einer in 3 gezeigten Betätigungsposition, ausgelöst durch einen Druck auf den Stößel 19, nähert sich das Bedämpfungselement 14 senkrecht der Leiterplatte 15 und damit der Planarspule 13, der Abstand des Betätigungselements 14 von der Planarspule 13 verringert sich, die Planarspule 13 wird durch die Bewegung des Bedämpfungselements 14 bedämpft. Bei einer umgekehrten zweiten Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements 14 von der Betätigungsposition in die Ruheposition entfernt sich das Bedämpfungselement 14 senkrecht von der Leiterplatte 15 und damit der Planarspule 13. Der Abstand zwischen Bedämpfungselement 14 und Planarspule 13 vergrößert sich, die Planarspule 13 wird durch die Bewegung des Bedämpfungselements 14 bedämpft.
Eine sich durch das Bedämpfen ändernde physikalische Kenngröße der Planarspule 13 wird von einer, in den Figuren nicht dargestellten, Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung erfasst und/oder verarbeitet. Beispielsweise kann eine elektrische Spannung gemessen werden. Mit Erreichen bzw.
Überschreiten eines Änderungsgrenzwertes (Schwellenwertes) wird von der Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung mindestens ein elektrisches Signal ausgelöst, das die Betätigung bzw. das Ende der Betätigung der jeweiligen Taste signalisiert. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Stärke des mindestens einen ausgegebenen Signals verändert werden.
Die Planarspule 13, welche an der Oberseite der Leiterplatte 15 angeordnet ist, weist mehrere, konkret sieben, vollständige Windungen 20 auf, die einer Ebene spiralförmig ineinander liegend angeordnet sind. Jede Windung ist im Wesentlichen quadratisch geformt mit abgerundeten Ecken. Insgesamt weißt die Planarspule 13 somit ebenfalls eine quadratische Form mit abgerundeten Ecken auf. Die Form der Windungen 20 und der Planarspule 13 insgesamt ist an die Form und die Abmessungen des Tastenmoduls 11 angepasst.
Weiterhin ist auf der Oberseite der Leiterplatte 15 eine LED 21 angeordnet zur Beleuchtung des Tastenmoduls 11. Es kann sich dabei um eine einfarbige oder mehrfarbige LED 21 handeln, so dass Farbverläufe realisierbar sind. Die LED 21 ist an der Oberseite der Leiterplatte 15 derart angeordnet, dass sie noch innerhalb des Gehäuses 17 des Tastenmoduls 11 liegt.
2 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung 10 in der Ruheposition 27 des Bedämpfungselements 14 und der Ausgangsstellung des Tastenmoduls 11 bzw. der Ausgangsposition des Stößels 19. Dabei drückt die Druckfeder 18 den Stößel 19, mit dem das Bedämpfungselement 14 formschlüssig verbunden ist, an einen oberen Anschlag 24 des Gehäuses 17 des Tastenmoduls 11. Ohne eine äußere Krafteinwirkung auf den Stößel 19 verweilt dieser durch die Druckfeder 18 an dem oberen Anschlag 24. Erst mit einem Druck auf den Stößel 19 wird der Stößel 19 in seine gedrückte Position und das Bedämpfungselement 14 in die Betätigungsposition, die in 3 gezeigt ist, gebracht. In der Ruheposition ist das am Stößel 19 angeordnete Bedämpfungselement 14 weiter von der Leiterplatte 15 beabstandet als in der Betätigungsposition. Die horizontale Fläche 25 des Bedämpfungselements 14 ist mit maximalem Abstand von der Leiterplatte 15 und zugleich der Planarspule 13 beabstandet. Das Bedämpfungselement 14 bedämpft die Planarspule 13 aufgrund des Abstandes zur Leiterplatte 15 nur geringfügig oder gar nicht.
In 3 sind das Tastenmodul 11 und der Stößel 19 in einer gedrückten Position und das Bedämpfungselement 14 entsprechend in einer Betätigungsposition dargestellt. Dabei ist der Abstand der horizontalen Fläche 25 des Bedämpfungselements 14 zu der Leiterplatte 15 und zugleich zu der Planarspule 13 minimal. Die Bewegung des Stößels 19 mit dem Bedämpfungselement 14 wird durch einen unteren Anschlag 26 (Boden) des Gehäuses 17 des Tastenmoduls 11 begrenzt. Die Druckfeder 18 ist in der gedrückten Position des Tastenmoduls 11 maximal komprimiert. Die Planarspule 13 wird in der Betätigungsposition des Bedämpfungselements deutlich stärker bedämpft als in der Ruheposition und es wird dabei entsprechend eine Änderung einer physikalischen Kenngröße, beispielsweise einer elektrischen Spannung, gemessen. Diese Änderung erfolgt kontinuierlich während der Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements 14. Mit Erreichen oder Überschreiten eines Änderungsgrenzwertes (Schwellenwertes) während der Betätigungsbewegung des Bedämpfungselements 14 wird mindestens ein elektrisches Signal ausgelöst. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Stärke des ausgegebenen elektrischen Signals geändert werden, vorzugsweise entsprechend der sich ändernden Position des Bedämpfungselements 14 relativ zur Planarspule 13. Endet das Drücken der Taste, wird der Stößel 19 durch die Kraft der komprimierten Druckfeder 18 zurück in die Ausgangsposition bewegt und es laufen analoge Prozesse ab. Anschließend kann der Stößel 19 des Tastenmoduls 11 erneut betätigt werden.
4 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung eines Tastendrucks eines Tastenmoduls 11. Die Ruheposition des Bedämpfungselements ist mit Bezugszeichen 27 bezeichnet. Des Tastenmodul 11 befindet sich hierbei in seiner Ausgangsstellung, es wirkt keine Druckkraft von oben auf den Stößel 19 ein. Die Druckfeder 18 nimmt die weitest mögliche entspannte Form an und hält dabei den Stößel 19 mit dem Bedämpfungselement 14 an dem oberen Anschlag 24. Das Bedämpfungselement 14, insbesondere die horizontale Fläche 25 des Bedämpfungselements 14, ist dabei mit dem größtmöglichen Abstand von der Leiterplatte 15 und/oder der Planarspule 13 beabstandet. Die Planarspule 13 wird in diesem Zustand nicht oder kaum bedämpft.
Die Betätigungsposition des Bedämpfungselements 14 ist in 4 mit Bezugszeichen 29 bezeichnet, Das Tastenmodul 11 befindet sich in seiner gedrückten Position. Beim Drücken der Taste und damit des Stößels 19 durch einen Bediener wird das Tastenmodul von seiner Ausgangsstellung in seine gedrückte Stellung bewegt. Das Bedämpfungselement 14 wird dadurch durch die in 4 symbolisch dargestellte erste Betätigungsbewegung 28a von seiner Ruheposition 27 in seine Betätigungsposition 29 bewegt. Lässt der Druck auf die Taste und damit den Stößel 19 nach bzw. verschwindet er völlig, so wird der Stößel 19 aufgrund der von der Druckfeder 18 ausgehenden Rückstellkraft von seiner gedrückten Position in seine Ausgangsposition bewegt und das Bedämpfungselement 14 wird dadurch durch die in 4 symbolisch dargestellte zweite Betätigungsbewegung 28b von seiner Betätigungsposition 29 in seine Ruheposition 27 bewegt. Die Rückstellkraft der Druckfeder 18 ist dabei mindestens so groß, dass der Stößel 19 nur aufgrund dieser Rückstellkraft in die Ausgangsposition gelangt. Zugleich bewirkt die Druckfeder 18, dass das Tastenmodul 11 erst mit der Aufwendung einer bestimmten Kraft betätigt werden kann.
Bei der ersten Betätigungsbewegung 28a wird der Stößel 19 mit dem Bedämpfungselement 14 von dessen Ruheposition 27 in Richtung Betätigungsposition 29 bewegt. Dabei nähert sich das Bedämpfungselement 14 kontinuierlich der Leiterplatte 15 und der Planarspule 13. Unter „nähern“ ist eine Verringerung des Abstands von Bedämpfungselement 14 und Planarspule 13 zu verstehen. Je näher das Bedämpfungselement 14 und insbesondere die horizontale Fläche 25 des Bedämpfungselements 14 an die Planarspule 13 gelangt, desto größer ist der Einfluss des Bedämpfungselements 14 auf die physikalischen Kenngrößen der Planarspule 13. Als konkretes Beispiel kann dabei angeführt werden, dass sich eine elektrische Spannung, welche an der Planarspule 13 anliegt, mit Annäherung des Bedämpfungselements 14 ändert.
Die Betätigungsposition 29 ist diejenige Position des Bedämpfungselements 14, in der der Änderungsgrenzwert (Schwellenwert) der gemessenen physiklaschen Kenngröße erreicht wird oder bereits überschritten ist und somit mindestens ein elektrisches Signal ausgelöst wird oder bereits ausgelöst ist. Der konkrete Schaltpunkt ist hierbei nicht durch einen mechanischen Anschlag im Tastenmodul 11 festgelegt. Vielmehr ist der Schaltpunkt abhängig von dem festgelegten oder eingestellten Änderungsgrenzwert (Schwellenwert). Somit kann das Bedämpfungselement 14 und damit auch der Stößel 19 des Tastenmoduls 11 bei entsprechendem Änderungsgrenzwert auch noch über den Schaltpunkt hinaus bis zum Erreichen der Betätigungsposition bewegt werden. Endgültig wird die Bewegung des Stößels 19 und damit des Bedämpfungselements 14 erst durch den unteren Anschlag 26 des Tastenmoduls 11 begrenzt. Gleiches gilt analog für die zweite Betätigungsbewegung 28b, durch die das Bedämpfungselement 14 zurück in seine Ruheposition 27 und der Stößel 19 zurück in seine Ausgangsposition bewegt wird.
Bezugszeichenliste

10: Einrichtung
11: Tastenmodul
13: Planarspule
14: Bedämpfungselement
15: Schaltungssubstrat, ausgebildet als Leiterplatte
16: Bohrung
17: Gehäuse
18: Druckfeder
19: Stößel
20: Windung
21: LED
22: Ausnehmung
23: Nase
24: Oberer Anschlag
25: Horizontale Fläche
26: Unterer Anschlag
27: Ruheposition
28a: Erste Betätigungsbewegung
28b: Zweite Betätigungsbewegung
29: Betätigungsposition
30: Weitere Fläche

Claims

Einrichtung (10) zur Erfassung eines Tastendrucks einer Tastatur, umfassend ein Tastenmodul (11), ein Schaltungssubstrat (15), eine an oder in dem Schaltungssubstrat (15) angeordnete Planarspule (13) und mindestens ein Bedämpfungselement (14), wobei das mindestens eine Bedämpfungselement (14) zur Bedämpfung der Planarspule (13) in dem Tastenmodul (11) zwischen einer Ruheposition (27) und einer Betätigungsposition (29) beweglich angeordnet ist, wobei das Bedämpfungselement (14) bei Bewegung in Richtung Betätigungsposition (29) eine erste Betätigungsbewegung (28a) und bei Bewegung in Richtung Ruheposition (27) eine zweite Betätigungsbewegung (28b) ausführt, und wobei die Einrichtung (10) bei Durchführung der ersten Betätigungsbewegung (28a) und/oder der zweiten Betätigungsbewegung (28b) mindestens ein elektrisches Signal ausgibt.
Einrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mindestens eine Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung zur Erfassung und/oder Verarbeitung mindestens einer sich bei der Bedämpfung durch das Bedämpfungselement (14) ändernden physikalischen Kenngröße der Planarspule (13) umfasst, und die Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung derart eingerichtet ist, dass bei Erreichen oder Überschreiten mindestens eines Änderungsgrenzwertes der physikalischen Kenngröße das mindestens eine elektrische Signal ausgegeben wird und/oder dass die Signalstärke des mindestens einen elektrischen Signals sich in Abhängigkeit von der Änderung der physikalischen Kenngröße ändert.
Einrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Änderungsgrenzwerte einstellbar sind.
Einrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung derart eingerichtet ist, dass die Signalstärke des mindestens einen elektrischen Signals von der Position des Bedämpfungselements (14) im Tastenmodul (11) abhängig ist.
Einrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planarspule (13) mindestens eine Windung (20) umfasst und/oder an einer Oberseite und/oder einer Unterseite des Schaltungssubstrats (15) und/oder zwischen mindestens zwei Schichten innerhalb eines mehrschichtigen Schaltungssubstrats angeordnet ist.
Einrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedämpfungselement (14) aus einem ferromagnetischen oder paramagnetischen Material besteht oder zumindest bereichsweise ein ferromagnetisches oder paramagnetischen Material umfasst.
Einrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedämpfungselement (14) eine horizontale Fläche (25) ausbildet, die in der Betätigungsposition (29) parallel zum Schaltungssubstrat (15) und/oder zur Planarspule (13) ausgerichtet ist.
Einrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedämpfungselement (14) mindestens eine weitere Fläche (30) ausbildet, die sich senkrecht oder in einem spitzen oder stumpfen Winkel zur horizontalen Fläche (25) erstreckt.
Einrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedämpfungselement (14) bei der ersten und zweiten Betätigungsbewegung (28a, 28b) senkrecht zum Schaltungssubstrat (15) und/oder zur Planarspule (13) bewegbar ist.
Einrichtung (10) nach einem der Ansprüchen 7 und 8 und nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Abstand der horizontalen Fläche (25) des Bedämpfungselements (14) von dem Schaltungssubstrat (15) und/oder der Planarspule (13) bei der senkrechten Bewegung des Bedämpfungselements (14) verändert.
Einrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedämpfungselement (14) ein Stößel (19) des Tastenmoduls (11) ist oder das Bedämpfungselement (14) an einem Stößel (19) des Tastenmoduls (11) angeordnet und/oder ausgebildet ist, wobei der Stößel (19) im Tastenmodul (11) beweglich angeordnet ist und die Bewegung des Stößels (19) die erste oder zweite Betätigungsbewegung (28a, 28b) des Bedämpfungselements (14) ist oder der ersten oder zweiten Betätigungsbewegung (28a, 28b) des Bedämpfungselements (14) entspricht.
Einrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastenmodul (11) einen Stößel und eine Druckfeder (18) umfasst, wobei das Bedämpfungselement (14) die Druckfeder (18) ist oder an der Druckfeder (18) angeordnet und/oder ausgebildet ist, wobei der Stößel (19) im Tastenmodul (11) beweglich angeordnet ist und die Druckfeder (19) im Tastenmodul (11) komprimierbar und expandierbar ist, wobei eine Bewegung des Stößels (19) mit einer Kompression oder Expansion der Druckfeder (18) verbunden ist, wobei die Kompression oder Expansion der Druckfeder (18) die erste oder zweite Betätigungsbewegung (28a, 28b) des Bedämpfungselements (14) ist oder der ersten oder zweiten Betätigungsbewegung (28a, 28b) des Bedämpfungselements (14) entspricht.
Tastatur umfassend eine oder mehrere Einrichtungen (10) nach den Ansprüchen 1 bis 10.
Tastatur nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastatur eine Unterseite und eine der Unterseite gegenüberliegende Oberseite aufweist, wobei die Unterseite und/oder die Oberseite aus Metall gebildet sind oder eine metallische Schicht oder metallische Zusatzlage oder metallischen Einleger aufweisen.
Verfahren zur Erfassung eines Tastendrucks eines Tastenmoduls (11) einer Tastatur mit einer Einrichtung (10) nach den Ansprüchen 1 bis 12 umfassend die Schritte: Durchführung der ersten Betätigungsbewegung (28a) oder der zweiten Betätigungsbewegung (28b) des Bedämpfungselements (14), wobei sich der Abstand zwischen Bedämpfungselement (14) und Planarspule (13) verändert und dadurch die Planarspule (13) von dem Bedämpfungselement (14) bedämpft wird; Ausgabe mindestens eines elektrischen Signals bei Durchführung der ersten Betätigungsbewegung (28a) und/oder der zweiten Betätigungsbewegung (28b).
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine sich bei der Bedämpfung durch das Bedämpfungselement (14) ändernde physikalische Kenngröße der Planarspule (13) erfasst und/oder verarbeitet wird und b1) bei Erreichen oder Überschreiten eines Änderungsgrenzwertes der physikalischen Kenngröße das mindestens eine elektrische Signal ausgegeben wird und/oder b2) die Signalstärke des mindestens einen elektrischen Signals in Abhängigkeit von der Änderung der physikalischen Kenngröße geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalstärke des mindestens einen elektrischen Signals sich in Abhängigkeit von der Position des Bedämpfungselements (14) im Tastenmodul (11) ändert.