DE2214105A1 - Tasten-Betätigungsmechanismus - Google Patents

Description

Hewlett-Packard Company

1501 Page Mill Road

Palo Alto

California 94304

Case 639

17. März 1972

TASTEN-BETÄTIGUNGSMECHANISMUS

Die Erfindung betrifft einen Betätigungsmechanismus mit einer Taste, einem mit dieser verbundenen Eingriffsglied, einem Element zur Führung der Bewegung des Eingriffsgliedes und einer mit dem Eingriffsglied zusammenwirkenden Schalteinrichtung zur Abgabe eines Signales beim Herabdrücken der Taste durch einen Benutzer.

Herkömmliche Tastaturen für Computer, Tischrechner, Dateneingabegeräte und dgl. weisen in der Regel keine Einrichtung auf, die für die Bedienungsperspn sicherstellt, daß eine Taste auch tatsächlich genügend kräftig gedrückt worden ist, um einen Kontakt zu schließen, Die wenigen Tastaturen, welche eine solche Einrichtung aufweisen, sind wesentlich sperriger als Tastaturen ohne diese. Auch weisen die meisten Tastaturen eine Anordnung komplexer Einheiten auf, die in einer bestimmten Anordnung in der Fabrik zusammengebaut werden und üblicherweise dann nicht mehr beim Anwender modifiziert werden können. Der Zusammenbau dieser Teile ist gewöhnlich kostspielig und verteuert die entstehende Tastatur. ■ ■ .

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tasten-Betätigungsmechanismus zu schaffen, welcher der Bedienungsperson ein fühlbares Rückführsignal dafür gibt, daß eine Taste betätigt worden ist, ohne teuer und raumaufwendig zu sein.

Ausgehend von einem Betätigungsmechanismus der eingangs genannten Gattung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Federeinrichtung, welche bei der Bewegung des Eingriffsgliedes plötzlich eine andere Federkraft abgibt und der Bedienungsperson dadurch ein fühlbares Betätigungssignal zurückgibt. Es kann eine Tastatur aus einer Kombination von mehreren derartigen kompakten Betätigungsmechanismen und einer gedruckten Schaltung geschaffen und modular ausgebildet werden, so daß mehrere Tasten beim Anwender hinzugefügt oder entfernt werden können. Da der Betätigungsmechanismus relativ wenige Bauteile aufweist und diese in beliebigen Mustern angeordnet werden können, läßt sich eine Tastatur wegen der einfachen Art des Zusammenbaus billig herstellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann eine Taste mit einem Paar paralleler daran befestigter Zapfen vorgesehen werden, von denen einer eine Metallplatte auslenken und der andere ein Federglied betätigen kann. Die Metallplatte und eine diese an einer Metallfolie befestigende Feder können aus der Metallfolie selbst herge-

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stellt werden und diese kann an einer isolierenden Trageinrichtung befestigt sein. Die Trageinrichtung dient dabei auch als Führung für die Zapfen. Das Federglied kann ein Paar Federn mit verschiedenen Federeingenschaften oder eine gekrümmte einzelne Feder aufweisen, welche plötzlich das Federverhalten ändert, wenn sie durch den vorgenannten Zapfen niedergedrückt wird. Eine Platte mit einer gedruckten Schaltung ist dabei an der Trageinrichtung befestigt, so daß die Metallplatte zu einem Schaltungselement auf der Platte mit der gedruckten Schaltung ausgelenkt wird, wenn^die Taste niedergedrückt wird. Die Schaltung kann beispielsweise aus einem Abfühlelement für eine berührungslose Tastatur bestehen, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 2 146 012'.8 beschrieben ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert; es stellen

Fig. la eine auseinandergezogene Darstellung eines Betätigungsmechanismus;

Fig. Ib eine andere Platte mit einer gedruckten Schaltung zur Verwendung in der Ausführungsform nach Fig. la;

Fig. 2a, 2b, 2c und 2d die Benutzung einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3a und 3b die Benutzung einer anderen Ausführungsform der Erfindung. " -'

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Fig. la stellt einen Betätigungsmechanismus dar, welcher matrixartig durch andere derartige Mechanismen ergänzt werden kann. Eine Taste 12 ist an zwei Zapfen 14 und befestigt, welche durch Löcher 18 und 20 in einem Tragglied 22 geführt sind. Das Tragglied 22 kann beispielsweise ein gegossenes Kunststoffteil sein. Ein Metallstreifen 24 hat eine Metallplatte 26 und ein Paar Federn 28a und 28b, welche beispielsweise durch chemisches Ätzen oder durch Stanzen aus der Metallplatte hergestellt sein können. Ein freitragender Hebel 30 ist auch aus dem Metallstreifen 24 herausgearbeitet. Der Metallstreifen ist zwischen einem Abstandhalter 32 und einem Tragglied gehalten und durch Positionierungsstifte 34 an Ort und Stelle fixiert. Der Streifen 36 besteht üblicherweise aus einem Kunststoff mit dem Wahrzeichen Mylar und ist zwischen dem Metallstreifen 24 und dem Tragglied 22 angeordnet und durch Fixierstifte parallel zu den dargestellten Stiften positioniert. Ein freitragender Hebel liegt als Teil des Streifens 36 über dem Hebel 30. Eine Platte 40 mit einer gedruckten Schaltung wird durch Schrauben 42 gegen den Abstandshalter 32 gedrückt. Diese Schrauben sind in Löchern in dem Tragglied 22 eingeschraubt und halten die ganze Anordnung zusammen. Ein als gedruckter Schaltkreis ausgeführter Übertrager 44 weist konzentrische Spiralen 46 und 48 auf beiden Seiten der Platte 40 auf und ist als das Abfühlelement-dargestellt. Der Übertrager

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44 ist mit einer Antriebs- und Dekodierschaltung verbunden, die in der vorgenannten Patentanmeldung im einzelnen erläutert ist.

Wie aus Fig, 2a und 2c hervorgeht, wird die Metallplatte 26 in Richtung auf den Übertrager 44 durch den Zapfen 14 ausgelenkt, wenn die Taste 12 gedrückt wird, wodurch die Dekodierschaltung ein Signal "Taste unten" erhält. Dadurch wird die Gegeninduktivität zwischen den Spiralen 46 und 48 herabgesetzt. Andere Abfühlelemente, beispielsweise ein Kondensator, könnten an Stelle eines Übertragers verwendet werden. Es könnte auch ein Stück Ferrit an der Metallplatte 26 befestigt werden, um die Gegeninduktivität zwischen den Spiralen 46 und 48 zu steigern. Andererseits kann die Metallplatte 26 gemäß Fig. Ib dazu verwendet werden, um ein Paar Kontakte 45 und 47 auf der Platte 40 mit der gedruckten Schaltung zu verbinden. Wenn die Bedienungsperson die Taste 12 losläßt, bringen die Federn 28 die Metallplatte 26 in die Ausgangsstellung zurück und dadurch kehrt auch die Taste 12 in die obere Ausgangslage, zurück.

Der Steg oder Zapfen 16 und die freitragenden Hebel 30 und 38 sind im einzelnen in den fig. 2a bis d dargestellt. Fig. 2a stellt die relativen Positionen des Zapfens IjB und der Hebel dar, wenn die Taste 12 sich in der oberen

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Stellung befindet. Wenn die Taste 12 niedergedrückt ist, lenkt der Steg 16 die beiden Hebel gemäß Fig. 2b aus, und die Bedienungsperson trifft auf einen zunehmend größeren Widerstand. Wenn die Hebel 30 und 38 nach unten ausgelenkt sind, wird der Vorsprung 39 des Hebels 38 auch seitlich ausgelenkt, so daß der Steg 16 über den Vorsprung 39 gleitet. Der Hebel 38 greift dann in eine Ausnehmung 50 in den Zapfen 16, wenn die Taste ganz nach unten gedrückt wird. Wenn dies geschieht, fühlt der Benutzer einen plötzlichen Federkraftwechsel als Abnahme des Widerstands durch die Taste 12. Dem Zapfen 16 Wird nur vom Hebel 38 eine Widerstandskraft mitgeteilt, wenn die Taste losgelassen ist, wie in Fig. 2d dargestellt ist, da nur der Hebel 38 sich in die Ausnehmung 50 erstreckt, und die Federn 28 überwinden leicht den Widerstand des Hebels 38, um die Taste 12 in ihre obere Lage zurückzubringen. Daher unterliegt der Widerstand oder die Federkraft das mit den Hebeln 30 und 38 aufgebauten Federgliedes einer plötzlichen Änderung bei der Auslenkung durch den Zapfen 16, und die Federkraft ist unterschiedlich, je nachdem ob die Bewegung des Zapfens 16 nach oben oder nach unten gerichtet ist.

Fig. 3a stellt eine andere Ausführungsform eines Betätigungsmechanismus dar. Eine Taste €2 ist an einem Hohlzapfen 64 befestigt, der in einem Tragglied 68 geführt ist.

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An der Taste 62 ist auch ein flexibler Zapfen 66 befestigt. Zwischen dem Tragglied 68 und einem Abstandshalter 72 ist eine gekrümmte Feder 70 befestigt und erstreckt sich durch ein Loch 74 in den Hohlzapfen 64. An der Feder 70 ist ein dreieckförmiges Ablenkungsglied direkt unterhalb des Zapfens 66 befestigt. Ein Metallstreifen 24 mit einer Platte 26 und Federn 28, aber ohne einen freitragenden Hebel 30 ist zwischen den Abstandsgliedern 72 und 32 angeordnet. An dem Abstandshalter 32 ist eine.Platte 40 mit einer gedruckten Schaltung befestigt« Wenn die Taste 62 herabgedrückt wird, lenkt der Hohlzapfen 64 die Platte 26 in der schon beschriebenen Weise zum übertrager 44 hin ab. Gleichzeitig drückt der Zapfen 66 gegen das.Ablenkglied 76, bis die Feder 70 genügend ausgelenkt ist, um gemäß Fig. 3b in die andere Richtung umgelenkt zu werden. Bei dieser Umlenkung der Feder 70 fühlt der Benutzer einen plötzlichen Wechsel in der Federkraft,, da der auf den Zapfen 66 durch das Ablenkungsglied 76 ausgeübte Widerstand wesentlich vermindert wird. Wenn die Taste 62 losgelassen wird, gleitet der Zapfen 66, der ebenfalls von dem Ablenkungsglied 76 ausgelenkt worden ist, längs der Fläche des Ablenkungsgliedes 76 und wird durch Federn 28 nach oben zurückgestellt. Da die Feder 70 ein bistabiles Element ist, wird beim nächsten Herabdrücken der Taste 62 die Feder 70 in die in Fig. 3a dargestellte Position zurückgebracht.

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Obwohl in den Fig. 1, 2 und 3 der mit einer einzelnen Taste verbundene Mechanismus erläutert wurde, können die hier erläuterten Mechanismen vorteilhaft in matrixartigen Anordnungen mit vielen Elementen verwendet werden. Dabei kann gemäß Fig. 1 eine Vielzahl von Metallplatten 26, Federn 28 und Hebeln 30 in einen Metallstreifen 24 ausgebildet werden und viele Hebel 38 können in den Metallstreifen 24 ausgebildet werden. Auch kann man mehrere Hebel 38 auf dem Streifen 36 herstellen, und das Tragglied 22 und der Abstandshalter 32 können derart ausgestaltet, beispielsweise gegossen werden, daß mehrere Tasten aufgenommen werden können. Die Bildung von Mustern aus diesen Bestandteilen erlaubt eine Verminderung der Montagezeit und damit der Kosten von Tastaturen mit vielen Elementen. Um die Flexibilität zu erhöhen, können die Tasten 12 in dem Tragglied 22 durch eine Ausnehmung 15 in dem Zapfen enthalten sein, wobei die Ausnehmung in ein Loch 18 eingreift. Somit könnten Tasten bei der Endmontage bzw. durch den Benutzer zugefügt oder entfernt werden.

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Claims (2)

1. Hewlett-Packard Company
   1501 Page Mill Road
   Palo Alto
   California 94304
   .USA
   Case 639

   17. März 1972

   Ansprüche

   j). Betätigungsmechanismus mit einer Taste, einem mit dieser verbundenen Eingriffsglied, einem Element zur Führung
   der Bewegung des Eingriffsgliedes und einer mit dem Eingriffsglied zusammenwirkenden Schalteinrichtung zur Abgabe eines Signales beim Herabdrücken der Taste durch
   einen Benutzer, gekennzeichnet durch
   eine Federeinrichtung (30, 38), welche bei der Bewegung des Eingriffsgliedes (14, 16) plötzlich eine andere Federkraft abgibt und der Bedienungspersoa dadurch ein fühlbares Bestätigungssignal zurückgibt.
2. 2. Betätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß das Eingriffsglied einen; ersten (14) und einen zweiten (16) Zapfen aufweist und
   der erste Zapfen mit der Schalteinrichtung (26, 28, 44) und der zweite Zapfen mit der Federeinrichtung zusammenwirkt .

   3. Betätigungsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch g e -

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   kennzeichnet , daß der zweite Zapfen auf . einer Seite eine Ausnehmung (50) aufweist, die Federeinrichtung eine erste (38) und eine zweite (30) überlappende Feder aufweist und die erste Feder eine niedrigere Federkraft als die zweite Feder hat und in die Ausnehmung bei niedergedrückter Taste hineinragt.

   4. Betätigungsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Zapfen (64) hohl ist und ein quer zu seiner Längsachse verlaufendes Loch (74) aufweist, der zweite Zapfen (66) in dem ersten Zapfen gehalten ist und die Federeinrichtung eine durch das Querloch in dem ersten Zapfen verlaufende Umschaltfeder (7o) und ein dreieckiges Element (76) aufweist, das im Bereich des zweiten Zapfens mit der Umschaltfeder verbunden ist.

   5. Betätigungsmechanismus nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteinrichtung ein leitfähiges Element (26) , eine Feder (28a, 28b) und ein Stützglied (24) aufweist und diese Glieder aus einem einzigen Materialstück hergestellt sind, das leitfähige Element durch die Feder an dem Stützglied aufgehängt und im Bereich des ersten Zapfens angeordnet ist, das Stützglied an dem Führungsglied befestigt ist, und ein Schaltelement (44) im Bereich des ersten Zapfens und

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   des leitfähigen Elementes unterstützt ist und beim Drücken der Taste das Eingriffsglied das leitfähige Element gegenüber dem Schaltelement versetzt.

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