DE2154549A1

DE2154549A1 - Tastatur

Info

Publication number: DE2154549A1
Application number: DE19712154549
Authority: DE
Inventors: Egon Antoni Alameda Calif. Pedersen (V.StA.)
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1970-11-04
Filing date: 1971-11-03
Publication date: 1972-05-10
Also published as: CA953757A; US3693123A; US3736397A; GB1345210A; GB1345209A; NL7115205A; FR2112960A5

Description

" PATENTANWÄLTE

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÜNCHEN HAMBURG

telefon: 395314 _{2000 H}AMBURG 50,i.November 1971

TELEGRAMME: KARPATENT KONIGSTRASSE 28

W- 24 931/71" 8/B

!The Singer Company Elizabeth, New Jersey (V.St.A.)

!Da a ta tür

Die Erfindung bezieht sich auf Tastaturen, die für zahlreiche Zwecke, beispielsweise bei Rechengeräten, Computern, elektronischen Registrierkassen und anderen Vorrichtungen verwendet werden, welche eine Berührungsfläche zwischen einer Maschine und einer Bedienungsperson erfordern. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Tastaturen, die eine oder mehrere Tasten aufweisen, deren jeder eine magnetische Verriegelung zugeordnet ist, um die Taste in unbetätigter Stellung zu halten.

Es sind Tastaturen bekannt, bei denen das Prinzip der magnetischen Verriegelung angewendet wird. Bei einer typischen Tastatur, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 292 152 aufgezeigt ist, ist eine Mehrzahl von Tasten in einem Rahmenteil auf- und abbewegbar angeordnet, der eine Anzahl ebener Halteteile aufweist, die aus einem magnetischen Material hergestellt sind, welches eine geringe magnetische Remanenz besitzt. Jede Taste weist einen Tastenkopf und einen Tastenschaft aus unmagneti3chem Material auf, wobei an dem Schaft ein Magnet befestigt ist. Jede Taste'ist mit Bezug auf einen Halteteil auf- und abbewegbar derart angeordnet, das's der von dem Tastenschaft getragene Magnet die ebene Oberfläche des Halteteils berührt, wenn die Taste sich ·

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in unbetätigter Stellung befindet, so dass die Taste in dieser Stellung verriegelt wird. Ferner wird, v/enn sich die Taste in dieser Stellung befindet, das dem Magneten zugeordnete Magnetfeld von dem Halteteil überbrückt, wodurch irgendwelche magnetischen Streufelder innerhalb des Tastaturgehäuses im wesentlichen eliminiert sind·

In einer zusammengebauten Tastatur ist jede Taste normalerweise mit einem Federteil versehen, der dazu dient, die Taste in Richtung gegen die unbetätigte oder Ruhestellung zu drücken und die Taste aus einer niedergedrückten Stellung in die Ruhestellung zurückzuführen. Typische bekannte Federteile umfassen federnde Finger, Schraubenfedern und konisch ge-

" staltete Kautschukschaftschuhe von der Art, wie sie in der USA-Patentschrift 3 478 857 aufgezeigt sind.

Bei bekannten Tastaturen von der vorstehend genannten Art werden magnetische Zungenschalter, wie z.B. die in der USA-Patentschrift 2 289 830 aufgezeigten, vorteilhaft als elektrische Schaltelemente verwendet. Ein magnetischer Zungenschalter weist zwei Zungenkontakte auf, die in einer hermetisch dichten, gewöhnlich aus Glas bestehenden Hülle eingeschlossen sind. Die Kontakte sind so ausgebildet und in der Hülle so angeordnet, dass, wenn ein Magnet in die Nähe des Schalters gebracht wird, dies zur Betätigung dieses Schalters führt, indem gewöhnlich bewirkt wird, dass zwei

) normalerweise geöffnete Kontakte geschlossen werden, während das Entfernen des Magneten aus der Nähe des Schalters bewirkt, dass die Kontakte in ihre Ausgangsstellung zurückkehren.

Bei einer typischen Ausführungsform sind mehrere solcher Zungenschalter in der Tastatur üblicherweise auf einer gemeinsamen Stromkreistafel angebracht, die im unteren Teil des Gehäuses der Tastatur angeordnet ist. Jeder Zungenschalter ist einem der Tastenschafte in einer solchen Lage zugeordnet, dass der von dem betreffenden Tastenschaft getragene Magnet in'genügend dichte Nähe des Schalters zu seiner

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Betätigung gebracht wird, sobald die betreffende Taste von der Bedienungsperson niedergedrückt wird. Auf Grund des oben erwähnten Magnetfeldüberbrückungseffektes, der von den Halteteilen, immer dann hervorgerufen wird, wenn sich eine Taste in der unbetätigten Stellung befindet, können viele Tasten mit starken Magneten nahe beieinander in einer einzigen Tastatur angeordnet werden, ohne dass der Aufbau eines magnetischen Streufeldes und demzufolge eine sich daraus ergebende falsche Betätigung der Zungenschalter auftritt.

Bekannte Tastaturen der obengenannten Art weisen verschiedene Nachteile auf, die sich sämtlich auf allgemeine Kriterien zur Bewertung der Arbeitsweise der Tastatur beziehen. Ein solches Kriterium ist das Tastgefühl der Bedienungsperson. Eine erwünschte Tastatur soll sowohl ein "Abbrechgefühl" (breakaway touch) ermöglichen, durch welches die Bedienungsperson mit den Pingerspitzen fühlt, dass ein gegebener Tastkopf über eine Strecke niedergedrückt worden ist, die genügt, um den zugehörigen Schalter zu betätigen, als auch ein "Stoppgefühl" (stop touch) ermöglichen, durch welches die Bedienungsperson mit den Fingerspitzen fühlt, dass ein gegebener Tastenkopf bis zur Grenze seiner mechanischen Verschiebung niedergedrückt worden ist.

Für das Abbrechgefühl ist ein Mechanismus erforderlich, der einen Widerstand gegen das Niederdrücken der Taste schafft, welcher bei fortgesetzter Tastenbewegung rasch verschwindet. Bei bekannten Tastaturen mit magnetischer Verriegelung wird ein Abbrechgefühl durch die magnetische Anziehungskraft zwischen dem am Tastenschaft befindlichen Magneten und dem ebenen Halteteil geschaffen. Jedoch ist, weil gewöhnlich starke Magnete erforderlich sind, um die zwangsläufige Betätigung der zugeordneten Zungenschalter zu gewährleisten, diese Anziehungskraft .anfänglich sehr gross, und demgemäss ist eine entsprechend grosse anfängliehe Betätigungskraft für die Bedienungsperson erförderlich, um diese magnetische Anziehungskraft zu überwinden, wenn

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eine gegebene Taste gedruckt wird. In- einer typischen .Arbeitssituation, in welcher eine Bedienungsperson die einzelnen Tasten tausende von Malen wiederholt betätigen muss, führt diese'grosse anfängliche Betätigungokraft, wenn sie mit der Anzahl von Tastenbetätigungen multipliziert wird, rasch zu einer Ermüdung der Bedienungsperson, was höchst unerwünscht ist.

Pur das Stoppgefühl ist ein Mechanismus erforderlich, v/elcher das Ausmass der Tastenbewegung begrenzt und welcher bei bekannten Tastaturen gewöhnlich dadurch geschaffen ist, dass jeder Tastenschaft mit einem Teil versehen ist, der an einem feststehenden Rahmenteil anschlägt, wenn das Maximum der Tastenbewegung erreicht wird. Weil jedoch die beiden aneinanderschlagenden Teile starr sind, fühlt die Bedienungsperson jedesmal eine höchst unerwünschte Stosswirkung, wenn ein Tastenkopf bis zum Maximum seiner Bewegung niedergedrückt worden ist. Wenn diese Stosswirkung mit mehreren tausend Tastenbetätigungen multipliziert wird, kann sie für die Bedienungsperson äusserst lästig werden und die Erwünschtheit einer solchen Tastatur beträchtlich herabsetzen.

Ein anderes allgemeines Kriterium, das zur Bewertung der Arbeitsweise einer Tastatur herangezogen wird, ist der Geräuschfaktor. Es wurde gefunden, dass Tastaturen, die ablenkende Geräusche erzeugen, zu erhöhten Fehlern der Bedienungsperson führen, was höchst unerwünscht ist. Es hat sich gezeigt, dass die obengenannten bekannten Mechanismen für das Stoppgefühl ein solches Geräusch erzeugen. Ausserdem ist weiterhin festgestellt worden, dass dieses Problem bei Tastaturen mit magnetischer Verriegelung sich auf Grund des Geräusches vergrössert, das jedesmal erzeugt wird, wenn der an dem Tastenschaft befindliche Magnet auf seinem ßüc3;kehrhub auf die ebene Pläche des Halteteils aufschlägt. Die Kombination dieser beiden Geräuschquellen führt oft zu einem üb ej* j as eh end hohen Geräusch!' aktor bei Tastaturen, die das Prinzip der magnetischen Verriegelung verwenden.

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Die hier aufgezeigte Erfindung betrifft eine Tastatur, die eine oder mehrere Tasten aufweist, welche von einem Montageteil und einem Basisteil auf- und abbewegbar aufgenommen sind. Jede Taste weist einen Tastenkopf und einen Tastenschaft auf, wobei an dem Tastenschaft ein Magnet angebracht ist, Der Montageteil umfasst eine Platte, die aus einem eine geringe magnetische Remanenz besitzenden Material, wie z.B. Stahl, hergestellt ist, eine obere Pufferungsschicht aus elastischem Schaumstoff und eine untere Ab3tandhalteschicht aus elastischem Material. Das Material der oberen Schicht wird so gewählt, dass es ein optimales gepuffertes Stoppgefühl ermöglicht und ein attraktives Aussehen besitzt. Das Material der unteren Schicht wird so gewählt, dass es einen minimalen Geräuschpegel für jeden Tastenrückkehrhub ergibt. Die Dicke der unteren Schicht wird so gewählt, dass sie eine vorbestimmte maximale Haltekraft zwischen jedem Tastenschaftmagneten und der Platte ermöglicht, was zu einem optimalen Abbrechgefühl% führt. Ausserdem ist jeder Taste ein Mechanismus zugeordnet, der verhindert, dass zwischen der Unterseite des Tastenkopfes und der aus elastischem Schaumstoff bestehenden oberen Schicht ein Sog auftritt, wenn eine Taste niedergedrückt worden ist.

Ausser dem Vorteil, ein optimales Abbrechgefühl, ein gepuffertes Stoppgefühl und einen geringen Geräuschpegel zu schaffen, weist die hier aufgezeigte Erfindung weitere wichtige Vorteile gegenüber den bekannten auf. Beispielsweise sind, da die Tastatur gemäss der Erfindung wenige mechanische Arbeitsteile erfordert, sowohl die Herstellungskosten als auch das Ausmass eines Versagens beträchtlich vermindert.

Die Erfindung v/ird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine schaubildliche Ansicht einer Tastatur,

an welcher die Erfindung verkörpert ist. Pig. 2 ist eine Teilschnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung.

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Pig. 3 ist eine Seitenansicht nach der Linie 3-3 der

Pig. 2.
* Pig. 4 ist eine teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht

einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Pig. 5 ist eine Querschnittsansicht nach der Linie 5-5

der Pig. 4·
Pig. 6 ist eine auseinandergezogene, teilweise ge-

schnitte schaubildliche Ansicht der Tastatur

gemäss Pig. 1» um gewisse Merkmale von ihr zu

veranschaulichen.
Pig. 7 ist eine in vergrössertem Massstab gehaltene

Teilschnittansicht der Montageplatte gemäss

der Erfindung.

Die in Pig. 1 wiedergegebene und allgemein mit IO bezeichnete Tastatur ist zur Verwendung in einem elektronischen Rechengerät geeignet und kann irgendeine der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung aufweisen, Wie aus Pig. 1 ersichtlich ist, v/eist die Tastatur 10 eine Mehrzahl von Zahlen- und Punktionstasten 12 auf, die in einer für die Bedienungsperson zweckmässigen Yleise gruppiert sind. Jede Taste 12.ist in einer Montageplatte 20 auf- und abbewegbar angeordnet, wie dies nachstehend erläutert wird. An den Ecken der Montageplatte 20 sind vier Abstandshalter 21 angebracht, deren jeder am unteren Ende einen mit Gewinde versehenen Teil von vermindertem Durchmesser aufweist, der durch ein zugehöriges Loch in einer Ecke eines Basisteiles 30 hindurchführt und mit einem zweckentsprechenden Befestigungsteil versehen ist. Die untere Fläche des Körpers jedes Abstandhalters 21 ruht auf der oberen Fläche des Basisteils 30.

Die Montageplatte 20 besteht aus einer dreischichtigen Tafel, in der eine Anzahl Öffnungen zur Aufnahme einer Anzahl von Tasten vorgesehen sind, wie dies nachstehend beschrieben wi-rd. Wie insbesondere aus Fig. 7 hervorgeht, weist die Montageplatte 20 eine mittlere Plornschicht 23 auf,

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dje aus irgendeinem "bekannten Material mit geringer magnetischer Remanenz bestehen kann. Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt und auch Weicheisen haben sich als hochwirksame Materialien erwiesen, aus denen die mittlere Kernschicht 23 hergestellt werden kann.

An die obere Seite der Kernschicht 23 der Montageplatte 20 ist eine aus einem zweckentsprechenden Material bestehende Pufferungsschient 24 angehaftet. Da der Hauptzweck dieser Pufferungsschicht 24 darin besteht, einen gepufferten Anschlag zu schaffen, wie dies nachstehend beschrieben wird, gibt es zahlreiche elastische Materialien, die zur Bildung der Schicht 24 geeignet sind. Vorzugsweise kann zu .diesem Zweck ein dreischichtiges Material verwendet werden, welches eine Klebschicht 25 > eine mittlere Schaumstoffschicht 26 und eine äussere Yinylschicht 27 aufweist. Diese Materialart Avird bevorzugt, da die Kleb schicht 25 die Notwendigkeit der Verwendung eines Bindemittels beseitigt und die Zwischenschicht 26 den gewünschten Pufferungseffekt liefert, während die äussere Vinylschieht 27 die Abnutzung des Schaumstoffs auf ein Minimum herabsetzt und der fertigen Tastatur ein attraktives Aussehen verleiht. Ein Material,, das sich als sehr geeignet erwiesen hat, weist eine Schicht aus Polyurethanschaum auf, die auf ihrer Oberseite einen Vinyl- oder Polyesterfilm und auf ihrer Unterseite einen Klebstoffüberzug trägt. Andere gleichfalls geeignete Materialien sind dem Fachmann geläufig.

An die Unterseite der mittleren Kernschicht 23 der Montageplatte 20 ist eine Abstandhalteschicht 28 mittels einer aus einem geeigneten Klebstoff oder Bindemittel bestehenden Schicht 29 angehaftet. Die Abstandhalteschicht 28 übt im Betrieb der Tastatur 10 zwei Funktionen aus: erstens diejenige, eine fewünschte maximale Kraft zu"schaffen, die eine Taste in unbetätigter Ruhestellung hält, und zweitens diejenige, dsR geräusch zu vermindern, welcbec von einer Taste.= erzeugt wird, wenn sie in die Ruhestellung zurückkehrt, >:·;ιυϊ:-·

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dem sie von der Bedienungsperson losgelassen ist. Zur Herstellung der Abstandhalteschicht 28 sind zahlreiche Materialien geeignet. Im allgemeinen soll das gewählte Material etwas elastisch sein, einen relativ hohen akustischen Dämpfungsfaktor haben und für eine bleibende Verformung durch andauernden Druck über lange Zeitperioden relativ unempfindlich sein* Zu diesem Zweck haben sich zahlreiche Kautschukmaterialien als geeignet erwiesen. Ausgezeichnete Ergebnisse sind mit Polyurethanblättern erzielt worden, die eine Härte in dem Durometer-ShoreA-Bereich von 70 bis 90 haben. Andere gleichfalls geeignete Materialien sind dem Fachmann geläufig.

Wie aus Pig. 1 teilweise erkennbar, aber in Fig. 6 deutlicher gezeigt ist, weist der Basisteil 30 eine Anzahl von magnetischen Zungenschaltern 32, die auf der oberen Fläche des Basisteils angeordnet sind, und eine Anzahl von leitenden Pfaden 34 auf, die sowohl an der oberen als auch an der unteren Fläche des Basisteils 30 vorgesehen sind und verschiedene der Zungenschalter 32 miteinander elektrisch verbinden. An der hinteren Seite des Basisteils 30 (gemäss Fig. 6) ist ein mit ihm einstückig ausgebildeter Steckeransatz 36 vorgesehen, der eine Anzahl von leitenden Streifen 38 aufweist, mit denen verschiedene der leitenden Pfade 34 elektrisch verbunden sind. Die Abmessungen des Steckeransatzes 36 und der leitenden Streifen 38 sind derart, dass " auf sie eine elektrische Standardbuchse aufgeschoben werden kann, um die elektrischen Verbindungen zwischen der Tastatur 10 und der ihr zugeordneten Vorrichtung herzustellen, die in dem vorliegenden Beispiel ein elektronisches Rechengerät ist.

Der Basisteil 30 kann aus irgendeinem geeigneten Material, wie einem Phenolmaterial, wie es gewöhnlich für Schalttafeln verwendet wird, hergestellt werden. Die Zungenschalter 32 können an dem Basisteil 30 in irgendeiner zweckentsprechenden bekannten Weise angebracht werden, beispielsweise indem in den Basisteil für jeden Zungenschalter 32

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zwei löcher gebohrt werden, durch welche die Endleiter hindurchgeführt und angelötet werden. Die leitenden Pfade 34 können au3 getrennten elektrisch leitenden Drähten oder geätzten lotpfaden bestehen, je nachdem, wie es gewünscht wird.

Pig. 2 und 3 geben eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wieder. Sie zeigen eine Taste 11^ die einen Tastenkopf 12 und einen Tastenschaft 16 aufweist. Der Tasrtenkopf 12 ist mit einer zentralen Ausnehmung 13 zur Aufnahme des oberen Endes des Tastenschaftes 16 versehen. Der Tastenkopf 12 ist ferner mit einer zu der zentralen Ausnehmung 13 konzentrischen konischen Nut 15 versehen, die eine Rückstellfeder 22 aufnehmen kann. Die Unterseite des rechteckigen - Tastenkopfes 12 ist mit zwei sich längs zweier seiner Kanten erstreckenden Rippen 19 versehen, deren Zweck nachstehend erläutert wird. Der Tastenschaft 16 weist einen Hauptkörperteil 17 und einen unteren Körperteil 18 von vermindertem Durchmesser auf. Sowohl der Tastenkopf 12 als auch der Tastenschaft 16 können aus irgendeinem geeigneten bekannten unmagnetischen Material hergestellt seinj beispielsweise hat sich ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymerisat ("ABS") als gut geeignet zum Formen der Tastenköpfe 12 erwiesen. Delrin- und Gelconacetal-Verbindungen haben sich als ausgezeichnet zur Herstellung der Tastenschäfte 16 erwiesen.

Wie aus Pig. 2 ersichtlich ist, ist die Taste 11 in der Tastatur 10 in allgemein senkrechter Richtung auf- und abbewegbar angeordnet, wobei der Hauptkörperteil 17 und der untere Körperteil 18 des Tastenschaftea 16 in öffnungen aufgenommen sind, die in der Montageplatte 20 bzw. in dem Baalsteil 30 ausgebildet sind. Die Querschnittskonfigurationen und die Abmessungen des Hauptkörperteila 17 und des unteren Körperteils 18 des Tastenschaftes 16 und der öffnungen in der Montageplatte 20 und dem Basisteil 30 sind so gewählt> dass zwischen ihnen ein enger Passsitz geschaffen ist, jedoch sind die Toleranzen nicht besonders kritisch. Perner brauchen die Querschnittsgestalten aller vorgenannten Teile

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nicht identisch zu sein. Beispielsweise können der Hauptkörperteil 17 des Tastenschaftes 16 und die ihn aufnehmende Öffnung in der Montageplatte 20 eine quadratische Querschnitt skonfigurat ion haben, während der untere Körperteil 18 des Tastenschaftes 16 und die ihn aufnehmende Öffnung in dem Basisteil 30 eine runde Querschnittskonfiguration haben können, oder umgekehrt.

In einer im Querschnitt allgemein kreisbogenförmigen Nut 42 des Hauptkörperteils 17 des Tastenschaftes 16 ist ein Magnet 40 in einer Richtung angebracht, die allgemein quer zur Längsachse des Tastenschaftes 16 verläuft. Obwohl in der Zeichnung ein- zylindrischer Magnet 40 dargestellt ist, ist diese bevorzugte Gestalt nicht kritisch, und es wurde gefunden, dass ein Magnet mit einer rechteckigen Querschnittsgestalt ebenfalls geeignet ist. Um die Anbringung des Magneten 40 zu erleichtern, ist in dem Hauptkörperteil 17 des Tastenschaftes 16 unterhalb der Nut 42 ein Schlitz 44 vorgesehen, um einen etwas federnden Steg 45 zu schaffen.

Um die Tastatur 10 zusammenzubauen, wird zuerst jede Taste 11 an der Montageplatte 20 angeordnet. In einer ersten Stufe wird der Tastenkopf 12 auf den Tastenschaft 16 mit Presssitz aufgebracht. Gewünschtenfalls kann ein geeigneter Klebstoff in die zentrale Ausnehmung 13 des Tastenkopfes eingeführt werden, um eine bleibende Bindung zu schaffen. Danach wird eine zweckentsprechende Rückstellfeder 22 in die konische Nut 15 des Tastenkopfes 12 eingesetzt, und dann wird die Taste 11 von der Oberseite der Montageplatte 20 her in die in dieser vorgesehene Öffnung eingeführt. Y/enn die Nut 42 sich unterhalb der unteren Fläche der Montageplatte 20 befindet, wird der Magnet 40 in die Nut eingeschnappt. Gewünschtenfalls kann in der Nut 42 eine kleine Menge eines geeigneten Klebstoffs vorgesehen werden, um -eine bleibende Bindung zwischen der Umfangsfläche des Magneten 40 und der Fläche der Nut 42 zu echaffen.

Nachdem jede Taste 11 zusammengebaut und an der Mon-

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tageplatte 20 angebracht worden ist, kann der Aufbau der Tastatur 10 vervollständigt worden, indem der Basisteil 30 an der Unterseite der Montageplatte 20 befestigt wird, wobei darauf zu achten ist, dass das untere Ende jedes Tastenschaftes 16 und der Gewindebolzen 39. jedes Abstandsteiles 21 (Fig. 6) in die zugehörigen Öffnungen bzw. Löcher in dem Basisteil 30 richtig eingeführt werden. In dieser Stufe des Zusammenbaus soll die Orientierung jeder Taste 11 visuell geprüft werden, um zu gewährleisten, dass jeder Magnet 40 auf der gleichen Seite des Tastenschaftes 16 wie der der Taste zugeordnete Zungenschalter 32 liegt und im wesentlichen parallel zu diesem verläuft. Danach können die Gewindebolzen mittels zweckentsprechender Befestigungsteile (nicht dargestellt) festgelegt werden. Dadurch ist der Aufbau der Tastatur 10 vollendet, die so zum Einbau in die Gebrauchsvorrichtung bereit ist.

In einer zusammengebauten Tastatur 10 wird jede Taste in ihrer in Fig. 2 und 3 wiedergegebenen unbetätigten oder Ruhestellung hauptsächlich durch die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Magneten 40 und der mittleren Kernschicht 23 der Montageplatte 20 gehalten, und zwar mit Unterstützung der Rückstellfeder 22. Wenn eine Taste gedrückt wird, verringert sich die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Magneten 40 und der Kernschicht 23'der Montageplatte 20 rasch entsprechend dem sich bei der Abwärtsbewegung der Taste vergrössernden Abstand zwischen den Teilen 40 und 23, während die von der Feder 22 gelieferte Rückstellkraft sich * erhöht, weil die Feder zusammengepresst wird. Wenn die Taste 11 freigegeben wird, wird sie unter dem Einfluss der Rückstellfeder 22 aufwärts bewegt, und wenn sich die Taste der Ruhestellung nähert, vergrössert sich die Anziehungskraft zwischen dem Magneten 40 und der mittleren Kernschicht 23 der Montageplatte 20. Wenn die Taste die Ruhestellung erreicht (Fig. 2), hat die magnetische Anziehungskraft ihren maximalen Y/ert, der als maximale Haltekraft bezeichnet wird.

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Wie oben ausgeführt, ist gefunden worden, dass es bei bekannten Vorrichtungen zweckmässig ist, eine zwangsläufige Betätigung des Zungenschalters bei jedem Drücken einer Taste durch-Verwendung sehr starker Magnete zu gewährleisten"* Jedoch ergibt sich, dass, wenn solche starken Magnete verwendet werden, die maximale Haltekraft entsprechend gross ist. Infolgedessen ist bei bekannten Tastaturen die Kraft, welche die Bedienungsperson ausüben muss, um eine Taste anfänglich abwärts zu bewegen, unerwünscht hoch, und dies führt zu einem unangenehmen Abbrechgefühl. Dieser Nachteil ist bei einer Tastatur gemäss der Erfindung dadurch behoben, dass die Abstandhalteschicht 28 an der Montageplatte 20 vorgesehen ist.

W Aus Pig. 3 ist ersichtlich, dass, wenn die Taste 11

sich in der Ruhestellung befindet, die Abstandhalteschicht 28 den Magneten 40 von der mittleren Kernschicht 23 der Montageplatte 20 um einen Betrag trennt, der im wesentlichen gleich der Dicke der Schicht 28 ist. Da, wie oben erläutert, die Schicht 28 aus einem unmagnetischen Material hergestellt ist und da die Anziehungskraft zwischen dem Magneten 40 und der Kernschicht 23 der Montageplatte 20 dem trennenden Abstand zwischen beiden umgekehrt proportional ist, ist die oben definierte maximale Haltekraft gegenüber dem Wert, den sie in Abwesenheit der Schicht 28 annehmen würde, um einen Betrag vermindert, der von der Dicke der Abstandhalteschicht

fe 28 abhängt. Die -tatsächlich optimale Dicke der Abstandhalteschicht 28 ist eine Funktion des gewünschten Abbrechgefühls, der Stärke des Magneten 40, der magnetischen Permeabilität der Kernschicht 23 der Montageplatte 20 und anderer Paktoren.

Bei einer Ausführungsform, bei welcher für die Abstandhalteschicht 28 ein Blatt aus Polyurethanmaterial verwendet wurde, wurde gefunden, dass eins Dicke von 0,25 bis 0,76 mm (0,01 - 0,03") zu ausgezeichneten Ergebnissen führt, wobei die besten Ergebnisse mit einer Dicke von 0,50 mm (0,02") erhalten wurden. Pur irgendeine gegebene Anwendung kann Jedoch die optimale Dicke der Abstandhnltes-chicht 28 leicht

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auf empirischer Basis bestimmt werden.

Die Abstandhalteachicht 28 hat die zusätzliche Funktion, den durch eine "betätigte Taste erzeugten Geräuschpegel" herabzusetzen. Wie aua einer Betrachtung des Arbeitens einer einzelnen Taste 11 hervorgeht und aus Pig. 3 ersichtlich ist, schlägt bei der Rückkehr der betätigten Taste in die Ruhestellung die Oberseite des Magneten 40 an der Unterseite der Montageplatte 20 an. Bei Nichtvorhandensein der Abstandhalteschicht 28 würde durch das Inberührungtreten des Magneten mit der metallenen Kernschicht 23 der Montageplatte 20 ein Geräusch erzeugt, das, wie gefunden wurde, für die Bedienungsperson äusserst unangenehm ist und ablenkend wirkt.

Bei der Ausführungsform gemäss der Erfindung schlägt jedoch der Magnet 40 an der Unterseite der Abstandhalteschicht 28 an, die, wie oben erwähnt, aus einem Material hergestellt ist, das einen relativ hohen akustischen Dämpfungsfaktor hat. Die Art dieses Materials ist eine solche, dass ein durch dieses Anschlagen erzeugtes Geräusch so schwach ist, dass es ausreichend unterhalb des Pegels der störenden und ablenkenden Wirkung liegt. Die Abstandhalteschicht 28 führt somit bei Tastaturen gemäss der Erfindung zwei Funktionen aus, nämlich diejenige, ein optimales Abbreohgefühl zu schaffen, und diejenige, einen optimal niedrigen Geräuschpegel zu gewährleisten.

Im Betrieb der Tastatur 10 wird für jede Taste 11 ein gepuffertes Stoppgefühl in der folgenden Weise geschaffen. Wenn eine Taste sich im Ansprechen auf den Fingerdruck der Bedienungsperson abwärts bewegt, werden die Kräfte, welche dieser Abwärtsbewegung entgegenzuv/irken suchen, einerseits von der zwischen dem Magneten 40 und der Kernschicht 23 der Montageplatte 20 wirkenden magnetischen Anziehungskraft, die, wie oben beschrieben, sich mit zunehmendem Abstand rasch' verkleinert, und andererseits von der Rückstellkraft der Feder 22 gebildet,'die so gewählt wird, dass sie sehr klein ist, wie dies nachstehend erläutert wird. Auf diesem Teil dea

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Tastenhubs ist der von der Bedienungsperson empfundene Widerstand gegen die weitere Abwärtsbewegung relativ klein. Die Taste fährt fort, sich unter diesem relativ kleinen Widerstand abwarte zu bewegen_f "bie der Magnet 40 eine Stellung in ausreichender Nähe zu dem zugehörigen Zungenschalter 32 erreicht, um diesen zu betätigen.

Die relativen Abmessungen der Taste sind so gewählt, dass, nachdem der Magnet 40 die Stellung zum Betätigen des Zungenschalters 32 erreicht hat, die unteren Kontaktflächen des Tastenkopfes 12 (die unteren Flächen der an dem Tastenkopf vorgesehenen Rippen 19 bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 und 3) beginnen, mit der oberen Fläche der Pufferungaschicht 24 der Montageplatte 20 in Berührung zu treten. Danach wird der weiteren Abwärtsbewegung der Taste im Ansprechen auf den Fingerdruck der Bedienungsperson durch die Pufferungsschicht 24 entgegengewirkt, die mit den Kontaktflächen des Tastenkopfes in Berührung tritt. Obwohl die von der Schicht 24 erzeugte entgegenwirkende Kraft sich- bei weiterer Abwärtsbewegung der Taste rasch erhöht, gewährleistet die Zusammendrückbarkeit der Pufferungsschicht 241 dass diese Kraft nicht plötzlich wirkt. -Dies wiederum gewährleistet, dass jedesmal, wenn eine Taste über ihre volle Hubstrecke bewegt wird, die Bedienungsperson ein abgepuffertes Stoppen statt eines plötzlichen Stoppens empfindet.

Wie oben erwähnt, treten jedesmal, wenn eine Taste 11 über ihre volle Hubstrecke bewegt wird, die Kontaktflächen des Tastenkopfes zunächst mit der äusseren Schicht 27 der Pufferungsschicht 24 in Berührung und drücken dann die Pufferungsschicht 24 um einen begrenzten Betrag zusammen. Wenn die anfängliche Berührung stattfindet, wird ein teilweise geschlossener Hohlraum erzeugt, der von der hohlen Unterseite des Taatenkopfes 12, der Umfangsfläche der Öffnung in der Pufferungsschicht 24, dem freiliegenden Teil der oberen Fläche der Kernschicht 23 und dem freiliegenden Teil der Umfangsfläche des Hauptkörperteils 17 des Tastenschaftes 16

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begrenzt ist.

Nach der anfänglichen Berührung bewirkt die v/eitere Abwärtsbewegung der Taste 11, dass die Pufferungsschicht zusammengedrückt wird, wodurch das Volumen des teilweise geschlossenen Hohlraums vermindert wird. Zufolge dieser Volumenverminderung wird ein Teil der Luft in dem Hohlraum aus diesem über den zwischen der Umfangsflache des Hauptkörperteils 17 des Tastenschaftes 16 und der Umfangsfläche der Öffnung in der Kernschicht 23 und in der Abstandhalteschicht 28 der Montageplatte 20 vorhandenen Spielraum ausgetrieben. Dadurch wird in dem genannten Hohlraum ein Teilvakuum erzeugt, dessen Stärke von der Grosse des genannten Spielraums und dem Grad abhängig ist, in welchem die Begrenzungsflächen zwischen dem Tastenkopf 12 und der äusseren Schicht 27 der Abstandhalteschicht 28 eine hermetische Dichtung bilden. Es ist gefunden worden, dass zahlreiche Materialien, die zur Verwendung für die äussere Schicht 27 ideal geeignet sind (v/ie z*B. geschlossene Zellen enthaltende Vinylprodukte), ebenfalls eine hochwirksame Dichtung ergeben, wenn sie mit denjenigen Materialien, die zur Herstellung des Tastenkopfes 12 ideal geeignet sind (wie z.B. ein ABS-Polymerisat), in Berührung gebracht werden.

Wenn die Taste von der Bedienungsperson freigegeben wird, würde beim Fehlen irgendwelcher Mittel zum unmittelbaren Entlüften des Hohlraums die Taste (unter dem Einfluss der von der Peder 22 erzeugten relativ geringen Rückführkraft) zufolge des von dem Teilvakuum erzeugten Sogs anfänglich an der Rückkehr in die Ruhestellung gehindert werden, bis dieses Teilvakuum durch über den obengenannten Spielraum eintretende Luft aufgehoben wird, -kine solche Verzögerung der Aufwärtsbewegung der Taste auf dem Rückführteil des Tastenhubs würde bei vielen Tastaturen höchst unerwünscht sein, bei denen ein rasches Y/iederbetätigen der gleichen Taste erforderlich ist.

Um das vorstehende Problem auszuschalten, ist gemäss

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der Erfindung jeder Tastenkopf 12 mit den bereits obengenannten beiden Rippen 19 versehen, die sich an der unteren Fläche des rechteckigen Kopfes 12 an zwei sich gegenüberliegenden parallelen Seiten erstrecken. Die Höhe dieser Rippen 19 ist derart gewählt, dass gewährleistet wird, dass die unteren Flächen an den beiden anderen parallelen Seiten des rechteckigen Kopfes 12 mit der Oberfläche der äusseren Schicht 27 der Montageplatte 20 nicht in abdichtende Berührung treten, ungeachtet des Ausmasses der Zusammendrückung der Pufferungsschicht 24. Dadurch wird die Bildung des vorgenannten Teilvakuums verhindert, so dass die damit verbundenen unerwünschten Effekte nicht auftreten.

™ Die Rückstellfeder 22 kann in üblicher V/eise aus gewöhnlichem Federdraht hergestellt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind optimale Ergebnisse mit Federn erzielt worden, die ein Tastempfinden entsprechend 57 bis 114 g (2 - 4 oz) erzeugen; beste Ergebnisse wurden bei einem Wert von 85 g (3 oz) erhalten. Für irgendeine gegebene Anwendung kann jedoch der optimale Wert auf empirischer Basis bestimmt werden.

In Fig. 4 und 5 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben. Fig. 4 zeigt eine Taste 51» die einen Tastenkopf 52 und einen Tastenschaft 56 aufweist. Die Unterseite des Kopfes 52 ist mit einer zu einer zentralen Ausnehmung 53 konzentrischen konischen Hut 55 versehen, die das eine Ende einer Rückstellfeder 22 von der obengenannten Art aufnehmen kann.

Der Tastenschaft 56 weist einen Hauptkörperteil 57 und einen unteren Körperteil 58 von vermindertem -Durchmesser auf, der von der Längsachse des Tastenschaftes versetzt liegt. Der rechteckige Hauptkörperteil 57 des Tastenschaftes 56 ist an zwei seiner Seiten mit einer Längsnut 59 zu dem nachstehend erläuterten Zweck versehen, so dass der Querschnitt des Hauptkörperteils 57 dem Buchstaben H ähnelt (Fig. 5). Unterhalb der Längsnuten 59 ist an dem Hauptkörperteil 57

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des Schaftes 56 ein Magnet 40 in einer¹im Querschnitt kreiabogenförmigen Nut 62 in einer dichtung quer zur Längsachse des Tastenschaftes 56 angebracht.

Die Taste 11 ist in allgemein senkrechter Eichtung auf- und abbewegbar angeordnet, wobei der Hauptkörperteil 57 und der untere Körperteil 58 des Tastenschaftes 56 in Öffnungen der Montageplatte 20 und des Basisteils 30 in einer Weise aufgenommen sind, die derjenigen ähnlich ist, welche oben in Verbindung mit der Ausführungsform gemäss Pig. 2 und 3 beschrieben wurde. Bei der Ausführungsform gemäss Pig. 4 ist jedoch jede Öffnung in dem Basisteil 30 mit einem ringförmigen Führungseinsatz 65 versehen, der einen Halteflansch 66 aufweist. Der ^x'ührungsansatz 65 ist vorzugsweise aus DeIrin, Teflon oder einem anderen geeigneten Material hergestellt, und er dient dazu, den unteren Körperteil 58 des Tastenschaftes 56 gleitbar aufzunehmen und während der Bewegung der Taste 51 zu führen. Die für die Herstellung der Taste 51 geeigneten Materialien sind im wesentlichen die gleichen, wie die oben in Verbindung mit der Beschreibung der Ausführungsform gernäss Pig. 2 und 3 genannten. Ebenso entsprechen der Einbau und die Arbeitsweise der Ausführungsform gemäss Pig. 4 der oben mit Bezug auf Pig. 2 und 3 beschriebenen Ausführungsform.

Bei der Ausführungsform gemäss Pig. 4 haben die Längsnuten 59 die gleiche Punktion wie die Rippen 19 der Ausführungsform gemäss Pig. 2 und 3. -Die Länge der Nuten 59 ist in Bezug auf die Abmessungen der Tastatur derart gewählt, das« der untere Teil wenigstens einer Nut 59 gegenüber dem Kaum unterhalb der Montageplatte 20 freigelegt wird, bevor die ebene untere Fläche des Tastenkopfes 52 in Berührung mil der äusseren Schicht 27 der Pufferungsschicht 24 tritt, worin eine Taste 51 in Abwärtsrichtung bewegt wird. Auf die- »ο Weise schafft wenigstens eine der Nuten 59 einen unversperrten Durchgang für den Eintritt und den Austritt von Luft in dan bzw. aus dem Hohlraum unter dem Tastenkopf.

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Dieser unversperrte Durchgang verhindert die Bildung eines Teilvakuums, welches die Rückkehr der Taste in die Huhestellung zu verzögern sucht, wie dies oben in Verbindung mit der Ausführung3form gemäss Fig. 2 und 3 beschrieben wurde. Wie bereits oben erwähnt, ist der Schaft 56 der Taste 51 mit einem versetzten unteren Körperteil 58 versehen, der in der Öffnung des Führungseinsatzes 65 dem Basisteil 30 gleitbar aufgenommen werden kann.

Wie aus einer Betrachtung von Fig. 4 und 5 ersichtlich, kann der Hauptkörperteil 57 des Tastenschaftes 56, der einen allgemein symmetrischen Querschnitt hat, in die zugehörige

k Öffnung der Montageplatte 20 in irgendeiner von vier aufeinanderfolgenden Winkelstellungen eingesetzt v/erden, deren jede von der vorhergehenden Stellung um 90 abweicht. Um jedoch die Betätigung des zugeordneten Zungenschalters 32 auf dem Basisteil 30 zu gewährleisten, muss jede Taste 51 in derjenigen Stellung angeordnet werden, in welcher der Magnet 40 auf der gleichen Seite des Tastenschaftes 56 wie der Zungenschalter 32 liegt und parallel zu diesem verläuft. Dadurch, dass jeder Tastenschaft 56 mit einem versetzten unteren Körperteil 58 versehen ist und die Führungseinsätze 65 in dem Basisteil 30 in ähnlicher Lage angeordnet sind, ist ■es unmöglich, den Zusammenbau einer Tastatur zu vervollständigen,, falls nicht jede Taste 51 in der richtigen Winkellage

" angeordnet ist. Durch diesen einfachen Kunstgriff ist ein unrichtiger Zusammenbau von Tastaturen gemäss der Erfindung völlig ausgeschlossen.

Wie es jetzt für den Fachmann erkennbar ist, schafft die oben beschriebene Erfindung eine verbesserte Tastatur, die das Prinzip der magnetischen Verriegelung verwendet und ein höchsterwünschtes Tastgefühl für die Bedienungsperson ermöglicht. Ferner sind gemäss der Erfindung ausgebildete Tastaturen ausserordentlich billig herzustellen und zusammenzubauen und neigen nicht zum mechanischen Versagen auf Grund der Art und der kleinen Zahl von arbeitenden Elementen.

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Überdies sind solche Tastaturen zur Verwendung als Eintragvorrichtung in den verschiedensten Datenverarbeitungsmaschinen ausserordentlicli gut geeignet. Weitere Anwendungsmöglichkeiten von Tastaturen gemäss der Erfindung ergeben sich für den Fachmann von selbst.

Bei den beschriebenen Ausführmigsformen sind im Rahmen der Erfindung verschiedene Abänderungen möglich. Beispielsweise können andere Arten von Federn als die dargestellten verwendet werden, um eine Rückstellkraft für jede Taste su schaffen. Ferner können auch Tastenköpfe mit anderen Konturen als den dargestellten bei den Tastaturen gemttss der Erfindung verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

IJ Tastatur, gekennzeichnet durch einen Montageteil (20), in dem eine Öffnung vorgesehen ist, eine Taste (11), die einen in der Öffnung des Montageteils (20) auf- und abbewegbar aufgenommenen Tastenschaft (16) und einen an dem' einen Ende des Schaftes angebrachten Tastenkopf (12) aufweist, dessen unterer Teil mit der oberen Fläche des Montageteils (20) in Berührung treten kann, wenn sich die Taste in einer betätigten Stellung befindet, und eine Einrichtung, welche die Taste in eine unbetätigte oder Ruhestellung drückt, wobei die Taste (11) mit Mitteln versehen ist, welche die Bildung eines Teilvakuum? zwischen dem unteren Teil des Tastenkopfes (12) und der oberen Fläche des Montageteils (20) verhindern, wenn der untere Teil des Tastenschaftes mit der oberen Fläche des Montageteils in Berührung getreten ist·
2. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die letztgenannten Mittel einen Vorsprung (19) aufweist, der sich längs der Unterseite des Tastenkopfes (12) erstreckt.
5· Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die letztgenannten Mittel zwei Yorsprünge (19) aufweisen, die sich längs der Unterseite des Tastenkopfes (12) erstrekken.
^ 4· Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, " dass die letztgenannten Mittel eine sich in Längsrichtung des Tastenschaftes (56) erstreckende Nut (59) von einer solchen Länge aufweisen, dass sie sich bis unter die untere Fläche des Montageteils (20) erstreckt, wenn die Taste (11) ßich in einer betätigten Stellung befindet.
5· Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Taste (11) in eine Ruhestellung drückende Einrichtung eine zwischen der Unterseite des Tastenkopfes (12, 52) und dem Montageteil (20) angeordnete Feder (22) aufweist.
6. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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dass sie einen dem Montageteil (20) benachbart angeordneten Basisteil ^30) aufweist, der mit einer i'uhrungsöffnung versehen ist, welche das andere Ende des Tastenschafteg (16, 56) gleitbar aufnehmen kann.
7. !Tastatur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Basisteil (30) ein Führungseinsatz (65)' vorgesehen ist und dass die iührungaöffnung von der Innenfläche dieses Pührungseinsatzea (65) begrenzt ist.
8. Tastatur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastenschaft (16, 56) einen Hauptkörperteil (17, 57) mit einer im wesentlichen gleichen Querschnittsgeatalt wie die Öffnung in dem Montageteil (20) und einen unteren Körperteil (18, 58) mit einer im wesentlichen gleichen Querschnittsgestalt wie die Pührungaöffnung in dem Basisteil (30) aufweist.
9. Tastatur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet» dass der untere Körperteil (58) des Tastenschaftes (56) gegen den Hauptkörperteil (57) des Tastenschaftea versetzt ist.
10. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass in der Nähe des Tastenschaftes (16, 56) ein Zungenschalter (32) angeordnet ist und dass der Tastenschaft einen länglichen Magneten (40) trägt, der den Zungenschalter (32) betätigen kann, wenn die Taste sich in einer betätigten Stellung befindet·
11. Tastatur, gekennzeichnet durch einen Montageteil (20), der aus einem magnetischen Material geringer magnetischer Remanenz besteht und mit einer Öffnung versehen ist, eine Taste (11, 51)» welche einen in der Öffnung des Montageteils (20) gleitbar aufgenommenen Tastenschaft (16, 56) und einen an dem einen Ende des Schaftes angeordneten Tastenkopf (12, 52) aufweist und welche zwischen einer unbetätigten und einer betätigten Stellung auf- und abbewegbar ist, einen vpn dem Tastenschaft getragenen Magneten (40) und einen zwischen dem Montageteil (20) und dem Magneten (40)·

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angeordneten Abstandhalteteil, um zwischen ihnen eine vorbestimmte maximale Haltekraft zu schaffen, wenn sich die Taste.in der unbetätigten Stellung befindet.
12. !Tastatur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet _t dass der Abstandhalteteil von einem aus elastischem Material bestehenden Streifen (28) gebildet ist, der an der Unterseite des Montageteils (20) angebracht ist.
13· Tastatur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Streifen (28) aus Polyurethanschaum besteht .
14· !Tastatur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite des Montageteils (20) ein elastischer Teil (26) vorgesehen ist» der eine Pufferungskraft erzeugt, welche den Hub der Abwärtsbewegung der Taste in die betätigte Stellung begrenzt.
15· Tastatur nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Teil (26) aus Polyurethanschaum besteht.
16. Tastatur nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Teil (26) aus Polyurethansehaum besteht und mit einer vorderen Vinylschicht (27) und einer hinteren Klebstoffschicht (25) versehen ist.
17· Tastatur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nähe des Schaftes der Taste (11, 51) ein Zungenschalter (32) angeordnet ist, der von dem Magneten (40) betätigbar ist, wenn sich die Taste in der betätigten Stellung befindet.
18. Tastatur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen dem Montageteil (20) benachbart angeordneten Basisteil (30) aufweist, der mit einer öffnung versehen ist, welche das andere Ende des Tastenschaftes gleitbar aufnehmen kann.
19. Tastatur nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Basisteil (30) ein Führungseinsatz (65) vorgesehen ist und dass die Führungsöffnung von der Innenfläche des Führungseinsatzes (65) begrenzt ist.

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