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Die
Erfindung betrifft eine Tastatur mit einer Mehrzahl von auf einem
Trägerelement
vorgesehenen, elektrisch kontaktierten Schaltkontakten, die über jeweils
zugeordnete Tasten betätigbar
sind; diese enthalten gegebenenfalls jeweils an einer Kopfplatte
Beschriftungen.
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Derartige
Vorrichtungen sind allgemein bekannt, weisen aber den Nachteil auf,
dass ihre Reinhaltung bzw. Reinigung oftmals erhebliche Schwierigkeiten
bereitet.
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In
Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt,
eine gattungsgemäße Vorrichtung
mit verbesserter Reinhaltungsmöglichkeit
anzubieten.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe führt
die Lehre des unabhängigen
Anspruches; die Unteransprüche geben
günstige
Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle
Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung
und/oder den Ansprüchen
offenbarten Merkmale. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch
innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart
und beliebig einsetzbar sein.
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Erfindungsgemäß sind mehrere
Tasten mit einem Mattenelement als einstückig und überzugsartig ausgebildetes
flexibles Elastomerformteil gestaltet und letzteres weist zum Zusammenwirken
mit den Schaltkontakten angeformte Betätigungs- und/oder Stößelabschnitte
auf. Die erfindungsgemäße Tasteneinrichtung
ist zudem mit den ihr funktionell zugehörigen Oberflächenbereichen
im Wesentlichen aus zumindest einem Silikonwerkstoff geformt.
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Silikone
sind Polymere und Oligomere, die sich aus Silizium-Sauerstoff-Ketten
mit organischen Resten an den Siliziumatomen aufbauen. Die Struktureinheiten
der Silikone können
je nach Anzahl der Si-O-Bindungen mono-, di-, tri- oder tetrafunktionell sein.
Die Hydrolyseprodukte können
bekanntlich durch Polykondensation oder Polymerisation in Gegenwart
sauerer oder basischer Katalysatoren zu längerkettigen Polymeren mit
höherer
Viskosität
verknüpft
werden.
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Silikonöle sind
von geringer Temperaturabhängigkeit
der Viskosität
und niedrigen Oberflächenspannungen.
Sie sind als Antischaummittel, Trennmittel in der Kunststoffindustrie,
Hydraulikflüssigkeiten,
Wärmeträgeröle, Kühlflüssigkeiten
einsetzbar.
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Silikongummi
entsteht durch weitmaschige Vernetzung von Silikonkautschuk. Silikonharze
enthalten hohe Anteile an tri- oder tetrafunktionellen Struktureinheiten,
z. T. auch Polyesteranteile – Silikon-Kombinationsharze –, die bei
hohen Temperaturen vernetzen und damit das Härten des Harzes bewirken. Sie
zeichnen sich durch hohe Wärme-
und Wetterbeständigkeit
aus und werden für
Lacke (z. B. für
wärmebeanspruchte
Industriegüter
und im Bautenschutz) und Isolierharze in der Elektrotechnik verwendet.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält die Tastatur eine Silikonmatte
mit aus deren Kopffläche
herausgeformten und an diese durch flexible Seitenflächen angefügten Tasten,
deren Kopffläche
entsprechend der Höhe
der Seitenflächen
verstellbar sein kann.
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Die
Kopffläche
der Taste fluchtet vorteilhafterweise in einer Endstellung etwa
mit der Kopffläche der
Silikonmatte. Auch hat es sich als günstig erwiesen, dass in einer
Endstellung alle Kopfplatten der Tasten mit der Kopffläche der
Silikonmatte etwa fluchten. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass
an die Silikonmatte eine rahmenartige Mattenrandwand angeformt ist,
die gegebenenfalls einen L-förmigen Querschnitt
aufweist; diese Mattenrandwand ist zur Aufnahme der Kanten einer
Leiterplatte ausgebildet. Letztere kann mit Leuchtdioden verbunden
sein zur gesteuerten Durchleuchtung des Tastenbereiches bzw. der
Silikonmatte. Auch ist es günstig,
der Unterseite der Kopffläche
einen Innenring zuzuordnen.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Tragelement aus Glasfasern,
aus Epoxidwerkstoff oder als F-R-4-Platte, gestaltet sowie mit einem
System von Durchbrüchen
zur Aufnahme von tastenartigen Haltestiften oder als Durchlass für Leitungen
zu den Tasten versehen, wobei die Leiterplatte von den Plattenelementen
aus Silikon überspannt ist.
Durch dieses elastische Material wird die Leiterplatte in erheblichem
Maße geschützt.
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Als
günstig
hat es sich erwiesen, die Taste einem in Draufsicht, vorzugsweise
etwa quadratischen, Tastenrahmen, insbesondere aus Kunststoff, zuzuordnen,
in dem ein Innenring festgelegt ist. Letzterer ist bevorzugt mit
dem Tastenrahmen durch eine Bodenplatte und/oder durch Diagonalrippen
verbunden. Zudem ist in den Innenring ein Steckring einsetzbar.
Dabei soll die Elastizität
des Steckringes größer sein
als die Elastizität
des Tastenrahmens. An die obere Kante des Steckrings ist zudem ein
Kragrahmen angeformt, der radial nach außen abragt. Auch ist auf dem
Tastenrahmen ein Tastendeckel festgelegt. Als günstig hat es sich erwiesen,
den Steckring mit einer Kopfplatte zu versehen, die auf zwei – insbesondere
auf einander gegenüberliegenden – Seiten
den Kragrahmen überragt
und so die Tastenoberfläche
vergrößert. Als
günstig
hat es sich auch erwiesen, von den Endkanten der den Steckring überragenden
Abschnitte der Kopfplatte Klemmelemente abragen zu lassen, die eine
schnelle Montage ermöglichen.
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Nach
einem anderen Merkmal der Erfindung ist die Leiterplatte von einem
Ansteckrahmen aus querschnittlich etwa U-förmigen Rahmenteilen aus Kunststoff
umgeben; die Rahmenteile sind an der Kante der Leiterplatte festgeklemmt.
Auch enthält
der Ansteckrahmen bzw. enthalten dessen U-förmige Rahmenteile einen Steckspalt
für zumindest
eine die Oberfläche
der Leiterplatte abdeckende Einsatzplatte. Von besonderer Bedeutung
ist die Vorgabe, dass die Tastatur eine Silikonmatte enthält mit aus
deren Kopffläche
herausgeformten und an diese durch flexible Seitenflächen angefügten Tasten,
deren Kopfplatte entsprechend der Höhe der Seitenflächen verstellbar
ist.
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Die
Kopfplatte der Taste fluchtet in einer Endstellung mit der Kopffläche der
Silikonmatte. Auch ist die Maßgabe
sinnvoll, die Konstruktion so zu gestalten, dass in einer Endstellung
alle Kopfplatten der Tasten mit der Kopffläche der Silikonmatte etwa fluchten.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist an die Silikonmatte
eine rahmenartige Mattenrandwand angeformt, die bevorzugt einen
L-förmigen
Querschnitt aufweist, da die dann rinnenförmige Mattenrandwand – wie gesagt – zur Aufnahme
der Kanten der Leiterplatte herangezogen wird.
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Zur
Erfindung gehört
auch ein Elastomerformteil, das zum schaltenden Zusammenwirken mit einem
elektrisch kontaktierte Schaltkontakte aufweisenden Trägerelement
zum Realisieren einer Tastatur ausgebildet ist.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand
der Zeichnung; diese zeigt in:
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1:
die Draufsicht auf eine Tastatur als Vorrichtung zur Datenbearbeitung;
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2:
die Seitenansicht der Vorrichtung an einer Längskante;
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3:
die teilweise geschnittene Seitenansicht einer Querkante der Vorrichtung;
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4 bis 7:
jeweils einen vergrößerten Ausschnitt
aus 2 bzw. 3 nach deren Feldern IV, V bzw.
VI, VII;
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8:
eine Bodenplatte der Tastatur als vergrößertes Detail der 3;
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9:
eine Schrägsicht
auf die Bodenplatte der Tastatur;
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10:
die Draufsicht auf die Tastatur der 1 mit Tastenaufsätzen während des
Herstellungsvorganges;
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11:
die Draufsicht auf die Unterseite einer Leiterplatte der Tastatur;
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12:
eine Sicht auf eine Längskante
der 11;
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13:
einen vergrößerten Ausschnitt
aus 10 während
des Herstellungsvorganges;
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14, 15:
jeweils eine vergrößerte Schrägsicht auf
ein Bauteil für
den Tastenaufsatz;
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16:
eine vergrößerte Schrägsicht auf
ein Steckelement für
einen Tastenaufsatz;
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17:
eine vergrößerte Schrägsicht auf
ein Einsatzelement für
einen anderen Tastenaufsatz;
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18:
die vergrößerte Draufsicht
auf das Einsatzelement der 17;
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19:
eine Seitenansicht zu 18;
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20:
den Längsschnitt
durch das Einsatzelement gemäß Linie
XX-XX in 18;
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21:
eine Schrägsicht
auf einen Baustein für
einen Rahmen der Tastatur;
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22:
eine vergrößerte Stirnansicht
des Bausteins der 21;
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23:
den Schnitt durch 22 nach deren Linie XXIII-XXIII;
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24:
die Draufsicht auf einen Eckeinsatz des Rahmens der Tastatur;
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25:
eine Schrägsicht
auf die Oberfläche eines
Tastaturaufsatzes;
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26:
eine Schrägsicht
auf die Unterfläche des
Tastaturaufsatzes der 25;
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27:
einen Querschnitt durch den Tastaturaufsatz gemäß Linien XXVIIa und XXVIIb
der 25;
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28:
einen vergrößerten Querschnitt
aus 27 gemäß deren
Feld XXVIII;
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29:
einen vergrößerten Querschnitt
aus 25 nach deren Linien XXIX-XXIX mit zwei Tasten;
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30:
den Querschnitt gemäß 29 mit veränderter
Lage einer Taste.
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In 1 ist
eine Tastatur 10 der Länge
a von etwa 377 mm sowie der Breite b von etwa 147 mm dargestellt,
deren Höhe
h gemäß 2 etwa
26,4 mm misst.
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Von
der Oberfläche 12 einer
Leiterplatte 14 der Tastatur 10 ragen gemäß 1 beispielsweise drei
Gruppen von Tasten auf, nämlich
an der hinteren Längskante 16a dreizehn
in einer Reihe nebeneinander angeordnete Tasten 30 quadratischer
Kontur der Kantenlänge
n von etwa 20 mm, zudem an der in 1 rechten
Seitenkante 18 vier Reihen von Tasten 30, denen
teilweise Tasten 32 doppelter Länge n1 benachbart
sind, sowie ein Hauptfeld an der vorderen Längskante 16 aus etwa
sechzig quadratischen Tasten 30 und sieben Tasten 32 doppelter
Länge n1. Die Tasten 30, 32 sind
auf einem Tastendeckel 41 jeweils mit einer Beschriftung 23 ausgestattet.
Zudem sind nahe der hinteren Längskante 16a drei
transparente Durchbrüche 24 zu
erkennen. Nicht dargestellt ist, dass mit der Leiterplatte 14 Leuchtdioden
verbunden sind, die dimmbar sind und zur Beleuchtung der Tastenbereiche
od. dgl. dienen.
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Wie
vor allem in 3, 8, 9 verdeutlicht,
ist eine Bodenplatte 20 der Tastatur 10 zur Leiterplatte 14 hin
in einem Winkel w von etwa 15° geneigt
und endet in Abstand zur Längskante 16 unter
Bildung einer Stirnleiste 22 der Höhe h1 von
etwa 11 mm. Diese Bodenplatte 20 kann gegebenenfalls aus
einem Metall geformt sein.
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Die
freie Randhöhe
h2 der u. a. in 4 dargestellten
Taste 30 misst etwa 3 mm. Deren Kopfbreite b1 beträgt gemäß 5 etwa
13 mm, der von ihren Seitenflanken 34 bestimmten Neigungswinkel
w1 etwa 112°; dieser ist in 6 erkennbar,
in der eine – wenn
auch geringe – Tastenneigung
des Tastendeckels 41 sichtbar ist (Winkel w4).
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Die
Oberfläche 21 der
Bodenplatte 20 verläuft
gemäß 4 in
einem Abstand q von nahezu 5 mm zur Leiterplatte 14. Zudem
bestimmt jene Oberfläche 21 die
Höhe h3 eines Rahmens 40 von 10,5 mm sowie
der Dicke b2 von 2 mm.
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Betrachtet
man 4, so wird erkennbar, dass die – als Epoxidplatte,
als Glasfaserplatte oder als F-R-4-Platte ausgebildete – Leiterplatte 14 kantenwärts im Rahmenbereich
festliegt sowie einen Halt für
die Tasten 30, 32 anbietet. In Zusammenschau mit 11, 14, 15 wird
deutlich, dass an den Boden 27 eines in Draufsicht quadratischen Tastenrahmens 28 der
Taste 30 ein Spreizstift 29 angeformt ist, der
in Einbaulage einen Durchbruch 15 der Leiterplatte 14 durchsetzt
und dabei die Rückenfläche 17 der
Leiterplatte 14 hintergreift. An jedem Tastenrahmen 28 sind
zwei solche Spreizstifte 29 angeordnet und zwar an zwei
diagonalen Ecken. Bei einem in 15 dargestellten
Tastenrahmen 28a ist zudem ein
vergrößerter Eckstift 29b als Haltehilfe vorhanden. An der erwähnten Rückenfläche 17 der
Leiterplatte 14 (11) sind
elektrische Leitungen der Tastatur 10 festgelegt, die aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
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An
den Tastenrahmen 28 ist in dessen Innenraum an die Bodenplatte 27 ein
Innenring 26 angeformt und durch eingeformte Diagonalrippen 25a unterstützt – diese sind vor allem 14, 15 zu entnehmen.
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Nach
dem Einbau des aus steifem Kunststoff geformten Tastenrahmens 28 wird
in dessen Innenring 26 ein Steckring 38 größerer Elastizität eingesetzt.
Diesem ist gemäß 16 ein
Kragrahmen 37 angeformt. Letzterer dient der Aufnahme eines
Tastendeckels 39, der in 1 angedeutet
ist sowie außenseitig
eine Beschriftung enthalten kann.
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Auch
die längere
Taste 32 bietet den beschriebenen Tastenrahmen 28 an,
in den gemäß 17, 18 ein
von der Taste 32 mittig abragender Anformring 33 des
Durchmessers d von etwa 11 mm eingesetzt wird zur Aufnahme eines
Steckrings 38. Der Anformring 33 ist Teil einer
Kopfplatte 35 der Länge
c von etwa 30 mm, von deren schmalen Endkanten 35a etwa
rechtwinklig zur Kopfplatte 35 Klemmelemente 36 der
Länge c1 von etwa 6 mm abragen. Mit P sind Polierbereiche
an der Taste 32 verdeutlicht.
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Die
Tastatur 10 wird randwärts
von einem Rahmen 40 geschützt, der – ebenso wie die Tasten 30, 32 – mit der
Leiterplatte 14 verbunden wird (10).
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In 11 ist
eine seitliche Kante 13 der Leiterplatte 14 zu
erkennen, an der die einzelnen – aus Kunststoff
geformten – Rahmenteile 42 festgelegt werden.
Deren Länge
t beträgt
19 mm, ihre Höhe
h4 hier etwa 10 mm. Ersichtlich ist, dass
im dargestellten Ausführungsbeispiel
die beiden Längskanten 16, 16a jeweils durch neunzehn Rahmenteile 42 geschützt sind,
die Seitenkanten 18 jeweils durch deren sieben.
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Das
Rahmenteil 42 ist i. w. rinnenartig geformt; von seiner
Rückwand 44 der
Dicke q1 von 1,4 mm ragen zwei streifenartige
Querwände 46, 46a um ein Kragmaß i von etwa 3,5 mm ab; die
untere Querwand 46a ist ein Winkelprofil
mit einer parallel zur Rückwand 44 nach
unten abkragenden Fußleiste 48 der
Höhe h5 von etwa 2 mm.
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Letzterer
liegt am anderen Rand der unteren Querwand 46a ein
Randstreifen 47 mit spitzem Querschnitt gegenüber (22).
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In
einem Abstand n2 zur Oberfläche der
Fußleiste 48,
welcher der Dicke der Leiterplatte 14 von etwa 2 mm entspricht,
ragt von der Innenfläche
der Rückwand 44 ein
Steg 50 ab, dessen Länge
t1 etwa der halben Länge t des Rahmenteils 42 entspricht.
In der Mitte dieses Rahmenteils 42 ragt von der Innenseite
der oberen Querwand 46 mittig ein schmaler Kammstreifen 52 ab
(22). Der 23 ist
zudem eine mittige Einbuchtung 54 des Steges 50 zu
entnehmen, deren Breite b3 nahezu 2 mm misst.
Dieser Steg 50 begrenzt mit dem Kammstreifen 52 einen Steckspalt 51 für den Einbau
einer aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht dargestellten zusätzlichen Deckplatte,
die beispielsweise die in 1 sichtbare Oberfläche 12 der
Leiterplatte 14 überspannt.
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In 24 ist
ein Eckeinsatz 56 des Rahmens 40 herausgestellt,
dessen Funktion auch den 1, 10, 11, 12
13 entnommen
zu werden vermag. Von einer in Draufsicht teilkreisförmigen Wand 58 der
Dicke n3 von 0,5 mm ragen Querscheiben 57 als
Halteorgane ab; der vertikale Aufbau dieses Eckeinsatzes 56 entspricht – mit zwei
weiteren Querscheiben 57 – etwa dem Schnitt des Rahmenteils 42 in 22.
Allerdings fehlt hier die Fußleiste 48.
Erkennbar ist aber der querschnittlich endwärts spitz zulaufende Randstreifen 47a.
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Jene
die Leiterplatte 14 gegebenenfalls in Abstand unter- oder überspannenden
Elemente – beispielsweise
die Tasteneinheiten 30, 32 sowie die Deckplatte
im Steckspalt 51 – sind
aus Silikon gefertigt und erlauben eine Reinhaltung der gesamten Tastatur.
Beispielsweise können
die beiden in 5 herausgestellten Tasten 30 einzeln
aus Silikon geformt und zueinander benachbart so installiert werden,
dass ihre der besseren Übersicht
halber mit 31 bezeichneten Seitenwände einen Abdeckaufsatz bilden,
der jeweils durch ein Kopfstück 31s ergänzt wird; es entsteht eine
Schutzhülle
für die
Tasten 30, 32.
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Eine
andere Ausgestaltung einer Tastatureinrichtung 11 zeigen
die 25 bis 28; die
hier nicht dargestellte – ebenfalls
mit einstellbaren Leuchtdioden ausgestaltete – Leiterplatte 14 wird
von einer als Tastatur konzipierten Silikonmatte 60 überspannt,
deren Außenmaße etwa
jenen der vorab beschriebenen Tastatur 10 entsprechen;
aus der Silikonmatte 60 rechteckigen Grundrisses der Länge a von
377 mm sowie der Breite b von 147 mm ist zum einen eine Mattenrandwand 66 L-förmigen Querschnitts
der Höhe
h3 von 10,5 mm sowie der Dicke b2 von etwa 2 mm herausgeformt, welche die
rechteckige Kopffläche 62 der
Silikonmatte 60 begrenzt. Deren Mittelachse ist mit M bezeichnet.
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25, 26 lassen
erkennen, dass die oben beschriebenen Musterfelder aus Gruppen von Tasten 30a, 32a aus
der Silikonmatte 60 so herausgeformt sind, dass an deren
Unterfläche 64 die
Tasteninnenräume 65 der
Tasten 30a, 32a zu
erkennen sind. Die Silikonmatte 60 behält ihre Flexibilität und ist – ohne Durchbrüche – zudem
in sich abgedichtet.
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26 verdeutlicht,
dass die Tasteninnenräume 65 der
nach oben kastenartig ausgeformten Tasten 30a, 32a mit an die Innenseiten ihrer Kopfflächen 61 zentrisch
angeformten Rohrstümpfen
oder Aufnahmeringen 68 eines inneren Durchmessers d1 von hier 5,5 m zum Anschluss an Steckringe 38 einer zugeordneten
Teiltastatur ausgebildet sind, wie dies etwa durch 13 angedeutet
ist. Der Außendurchmesser
d2 jenes Rohrstumpfes 68 beträgt hier
8,5 mm.
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Die
Dicke n4 der Wandung 70 des Rohrstumpfes 68 ist
etwa in dessen halber Höhe
durch eine äußere Ringstufung 71 vermindert;
deren Firstfläche
ist in einem Stufenwinkel w2 von 64,2° geneigt (28).
Die in 27 rechte Außenfläche 31 der Taste 30a, 32a ist
in einem Winkel w3 von 68,3° zur Kopffläche 62 der
Silikonmatte 60 geneigt.
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Die
Rohrstümpfe 68 bzw.
deren Wandungen 70 enden jeweils mit einem Kontaktring 74 aus
Carbon, dessen freie Unterfläche
als Kontaktfläche 76 dient.
Deren Flächenabstand
q2 zur Kopffläche 62 der Silikonmatte 60 misst
etwa 3 mm.
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Der 28 ist
auch zu entnehmen, dass zum einen die Kopfplatte 35 der
Taste 30a in einem Winkel w4 von 3° zu
einer – ihrerseits
geneigten – Seitenfläche 31 der
Taste 30a hin geneigt ist, und
dass zum anderen zwischen den Tasten 30a, 32a oder an diesen Verstärkungsrippen 78 verlaufen.
Im übrigen besteht
die Taste 30a, 32a aus
der erwähnten
Kopffläche 61,
vier angrenzenden Seitenflächen 63 geringerer
Dicke, die anderseits an Verstärkungsrippen 78 angeformt
sind.
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Die
in den 25 bis 28 skizzierte
Silikonmatte 60 ist sehr elastisch; sie kann zusammengerollt
oder dank der Mattenrandwand 66 an einer steifen Unterlage – etwa der
hier nicht gezeigten Leiterplatte 14 – verspannt werden; der letzteren
Plattenkanten 13 liegen dann der Innenseite der Mattenrandwand 66 an.
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Die 29, 30 zeigen
unterschiedliche Stellungen einer im Schnitt dargestellten Taste 32c; diese ist in 29 in
Ruhestellung, in welcher die Kopfplatte 35 in Abstand i1 zur Kopffläche 62 steht; Die
freie Höhe
h6 der Mattenrandwand 66 entspricht gemäß 27 bevorzugt
der Dicke n2 einer zuzuordnenden Leiterplatte 14.
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Die
Seitenflächen 31 der
Tasten 30a, 32a sind an
die Kopffläche 62 angeformt,
von deren Unterfläche 64 in 29, 30 – erwähnte – angeformte Rippen 78 abragen.
Die gesamte Silikonmatte 60 der 25 bis 30 ist
als einstückig
erkennbar.
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In 30 ist
die Taste 32a zur Kopffläche 62 hin
gedrückt
(Pfeil x), und die Seitenflächen 63 sind entsprechend
verformt.