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Drucktaste für Tastaturen geringer Bauhöhe'2
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Die Erfindung betrifft eine Drucktaste für Tastaturen geringer Bauhöhe
mit einer innerhalb des Tastengehäuses und winkelförmig um den verschiebbaren Tastenschaft
angeordneten Kontaktfeder, die mit ihrer einen Schenkelseite an einem der im Tastengehäuse
angeordneten Anschlußstifte befestigt ist und mit ihrer anderen Schenkelseite der
Bewegung des Tastenschaftes folgt.
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Für die Drucktasten der Tastaturen in Geräten der datenverarbeitenden
Maschinen besteht die Forderung der flachen Bauweise. Bedingt durch zusätzliche
Rahmen oder Halterungen ist die Bauhöhe jedoch noch zu hoch. Für Taschenrechner
sind relativ flache Drucktasten entwickelt worden, in denen Federbleche oder Gummimatten
zur Kontaktgabe verwendet werden. Die geringe Hubhöhe aber läßt eine schnelle und
sichere Eingabe von Daten in textverarbeitenden Maschinen nicht zu, zumal solche
Drucktasten gegenüber Fremdimpulsen störanfällig sind.
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Da die Eingabe der Daten oft nicht sofort sichtbar ist, kann auch
nicht sofort kontrolliert werden, ob eine Dateneingabe wirklich erfolgt ist. Außerdem
ist für eine gute Kontaktgabe der bewegbaren Kontaktfeder eine, wenn auch geringe
Reibung zwischen den Kontaktteilen wünschenswert. Um trotzdem eine optimale Bedienungshöhe
der Drucktasten bei relativ großer Bauhöhe der Tastatur
zu erreichen,
werden teilweise die Tastaturen in den Bedienungstischen versenkt angeordnet.
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Aus der DE-AS 25 04 091 ist eine Drucktaste bekannt, die eine geringe
Einbautiefe aufweist. Hierzu ist ein flaches Federelement vorgesehen, das innerhalb
des Tastengehäuses und allseitig um den Tastenschaft frei bewegl.icih angeordnet
ist. Dieses quadratisch ausgebildete Feder element ist mit einer Schenkelseite im
Tastengehäuse be festigt. Die dieser Seite gegenüberliegende Schenkelseite ist zwischen
Ansätzen des Tastenschaftes fest eingespaInty so daß diese Schenkelseite die Bewegung
des Tastenschae zwangsweise mitmacht und dadurch in oder außer Kontakt nlit den
Anschlußstiften gebracht werden kann.
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Diese bekannte Drucktaste hat jedoch den Nachteil, daß das Federelement
an der eingespannten Seite mit jeder Bewegung des Tastenschaftes einer Biegebeanspruchung
über einen kurzen Federweg unterworfen ist. Das Federelement besitzt dadurch eine
kurze Lebensdauer oder es muß aus einem hochwertigen, diese Gefahr mindernden Material
hergestellt werden. Außerdem ist das Federelement ein Stanzteil, so daß eine Herstellung
in dieser Form mit viel Materialabfall verbunden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drucktaste für flache
Tastaturen zu schaffen,deren Einzelteile leicht montierbar, preisgünstig in der
Herstellung und von hoher Lebensdauer sind. Außerdem soll durch die Hubauslegung
des Tastenschaftes der gewünschten Flachbauweise Rechnung getragen werden und eine
leichte Betätigung gegeben sein.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kontaktfeder als offene
Winkeldrahtfeder ausgebildet ist und nahe der Innenwände des Tastengehäuses angeordnet
ist, daß der
Tastenschaft auf der vierten Schenkelseite angreift,
in der das freie Ende der Winkeldrahtfeder liegt, daß die Winkeldrahtfeder mit ihrer
zweiten Schenkelseite, die der Befestigung mit dem einen Anschlußstift folge, auf
einem Ansatz des Tastengehäuses fixiert ist, daß der Anschlußstift für den zu schaltenden
Kontakt im Bereich der dritten Schenkelseite angeordnet ist und daß die Winkeldrahtfeder
eine definierte Vorspannung besitzt, durch die sie an einer Betätigungsnase des
Tastenschaftes anliegt.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Winkeldrahtfeder ohne Abfall
hergestellt werden kann Sie wird ilberwiegend nur auf Torsion beansprucht. Eine
Beanspruchung der Winkeldrahtfeder auf leichte Biegung erfolgt nur durch die bei
Kontaktgabe notwendige Biegung und nur im Bereich dieser Kontaktgabe. Die einzelnen
Torsionskräfte sind stets auf die jeweils betroffene Schenkelseite begrenzt und,da
die Feder nahe entlang der Innenseiten des Tastengehäuses angeordnet sind, wirken
sich diese Kräfte auf einer aus der Bauweise der Taste resultierenden großen Länge
aus.
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Zweckmäßig wird der ständig mit der Drahtfeder verbundene Anschlußstift
in die Drahtfeder integriert. Dadurch entfällt nicht nur eine zusätzliche Kontaktstelle,
sondern die Drahtfeder kann auch durch einfaches Durchstecken durch eine Paßöffnung
im Tastengehäuse mit dieser fest verbunden werden.
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Zweckmäßig wird die Winkeldrahtfeder mit einer vorgegebenen Steigung
versehen, die zu der Ebene durch den Boden des Tastengehäuses hin gerichtet ist.
In diesem Falle liegt die vierte Schenkelseite der Feder auf der Oberseite der Betätigungsnase
des Tastenschaftes an.
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Durch die dabei entstehende Verschränkung der Steigung
der
Winkeldrahtfeder ist eine genau definierbare Vorspannung gegeben, durch die sie
einerseits mit ihrem Ende auf den Betätigungsansatz des Tastenschaftes und andererseits
später mit gleichbleibender Kraft gegen den Kontakt gedrückt wird. Außerdem werden
durch die Vorspannung Prellerscheinungen nahezu eliminiert.
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Ein undefinierter Tastendz-uçk am SchaltpunI-i: und die dadurch evtl
hervorzurufend.en sStörimplllse an der Kontaktstelle sind durch die lose Auflage
dex Winkeldrahtfeder an der Betätigungsnase des Tastenschaftes bzw. später am Kontakt
vermeidbar.
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Wird dagegen die Winkeldrahtfeder mit einer Neigung versehen, die
von der Ebene durch den Tastenboden angeordnet ist, so liegt sie unter Vorspannung
an der Unterseite der Betätigungsnase des Tastenschaftes an. Im Gegensatz zur ersten
Anordnung wird in diesem Falle die Winkeldrahtfeder nicht auf dem Kontaktstift abgelegt,
sondern es wird durch das weitere Herabdrücken des Tastenschaftes die vierte Schenkelseite
der Feder weiter mitgenommen. Die Winkeldrahtfeder wird dann im Kontaktbereich auch
auf Biegung beansprucht.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen näher
dargestellten Aus führung sbeispieles beschrieben. Es zeigen: Fig.1 eine Drucktaste
gemäß der Erfindung im Schnitt, Fig.2 die Drucktaste nach Fig.1 in Draufsicht, Fig.3
die Drucktaste im Schnitt entlang der Linie A-B der Fig.2 mit zusätzlicher Fixierung
für den Einbau in eine Leiterplatte und Fig.4 die Drucktaste im Schnitt entlang
der Linie C-D der Fig.2.
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Die in den Zeichnungen dargestellte Drucktaste besteht
aus
einem Tastengehäuse 1, das quadratisch ausgebildet ist und das durch den lösbar
auf dem Gehäuse befestigten Gehäusedeckel 2 nach oben abgeschlossen ist. Von oben
ist der Tastenschaft 7 einsteckbar. Der Tastenschaft 7 wird nach oben durch den
Knopf 11 abgeschlossen, in dem hier ein transparenter Einsatz 17 angeordnet ist.
Durch die Rückholfeder 8 wird der Tastenschaft 7 nach oben gedrückt und durch Anschlag
gegen den Gehäusedeckel 2 in seiner Ruhestellung gehalten Die Führung des Tastenschaftes
7 während seiner Bewegung wird durch die halbschalenförmige Doppelführung 10 und
die Zylinder 14 erreicht.
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Nahe der Innenwandungen des Tastengehäuses 1 ist eine Winkeldrahtfeder
3 angeordnet, so daß diese ein offenes Quadrat bildet. Die Winkeldrahtfeder besteht
aus dünnem elektrisch leitendem Federdrahtmaterial. An ihrem enen Ende ist die Winkeldrahtfeder
3 nach unten abgewinkelt.
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Die Länge dieses abgewinkelten Teiles kann verschieden sein, je nachdem
ob das abgewinkelte Ende 4 direkt den Anschluß stift 5 bilden soll oder ob es nur
der Lötverbindung mit einem gesonderten Kontaktsteg 5 dienen soll.
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Die Winkeldrahtfeder 3 wird zusammen mit dem Kontaktsteg 5 durch eine
Öffnung im Boden des Tastengehäuses 1 hindurchgesteckt und ist hierin arretiert.
Die Winkeldrahtfeder 3 ist auf ihrer zweiten Schezkelseite 32 am Tastengehäuse 1
abgestützt. Hierzu dient der Ansatz 6, der vorzugsweise in der Symmetrieachse des
Tastengehäuses 1 liegt. Zweckmäßig ist der Ansatz 6 mit einem Einrastlager 16 versehen,
in das die Winkeldrahtfeder 3 durch leichten Druck einrastbar ist. Im Bereich der
dritten Schenkelseite 33 ist dann der zu schaltende Kontakt 12 angeordnet, der vorzugsweise
einen Silikonbelag besitzt.
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Dieser Kontakt 12 ist mit einem Anschlußstift 13 versehen, der ebenfalls
durch eine weitere Öffnung im Boden des Tastengehäuses 1 hindurchgesteckt ist. Im
Bereich
der vierten Schenkelseite 34 greift nahe dem Ende der Winkeldrahtfeder
3 eine Nase 9 des Tastenschaftes 7 an Im vorliegenden Beispiel besitzt die Winkeldrahtfeder
3 eine Steigung, die zum Boden des Tastengehäuses 1 hin gerichtet ist. Durch die
Betätigungsnase 9, auf de:rep Oberseite die vierte Schenkelseite 34 anliegt, und
@@rch die Federkraft der Rückholfeder 8 wird die WirjkcTd-i-;J:..
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feder 3 entgegen ihrer Steigung gezogen und dadurch die Vorspannung
erzeugt. Beim Drücken der Taste 11 wird die Feder 3 ereigegeben, so daß sie sich
durch die weite@hin bestehende Vorspannung frei auf dem Kontakt auflegt Wie aus
Fig.1 ersichtlich, liegt der Beginn der Winkeldrahto feder 3 im Bereich des Anschlußstiftes
5 auf gleicher Höhe wie die Lagerstelle auf dem Ansatz 6. Durch die gewählte -Schenkelstellung
der Winkeldrahtfeder 3 und deren Steigung liegt das freie Ende der Winkeldrahtfeder
3 unter genau definierter Vorspannung auf der Oberseite der Nase 9 des Tastenschaftes
7 an. Ebenso ist es realisierbar, daß freie Ende der Winkeldrahtfeder 3 ohne wesentliche
Vorspannung zwangsweise in einer Nut der Nase 9 zu führen. Diese Anordnung ist jedoch
bei dem gewählten Beispiel nicht unbedingt erforderlich und hätte lediglich den
Vorteil, daß nach Berührung der Winkeldrahtfeder 3 mit dem Kontakt 12 die Feder
durch den Uberhub des Tastenschaftes auf dem Kontakt 12 reiben würde.
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Eine solche Zwangsberührung der Winkeldrahtfeder 3 mit dem Kontakt
12 kann auch erreicht werden, wenn die Feder 3 eine Steigung besitzt, die vom Tastenboden
weg gerichtet ist. Dann liegt die vierte Schenkelseite 34 an der Unterseite der
Betätigungsnase 9 an. In diesem Falle St die Vorspannung der Feder 3 vom Kontakt
12 weg orientiert.
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Wird die Drucktaste betätigt, so gleitet die Nase 9 zu-
sammen
mit dem Ende der Winkeldrahtfeder 3 nach unten.
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Nach einem mit der Bauhöhe abgestimmten Vorhub trifft der Schenkel
33 auf den mit leitfähigem Silikonmaterial beschichteten Kontakt 12 und wird dort
abgelegt, während der Schaft 7 weiterhin nach unten geführt wird und den sogenannten
Uberhub ausführt. Dabei wird der vierte Schenkel 34 der Winkeldrahtfeder 3 nicht
weiter nach unten mitgenommen. Während dieser Belegung wirkt auf die Schenkelseite
33 eine Kraft die über die gesamte LUrlge dieses Schenkels 33 verteilt ist und dadurch
die Winkeldrahtfeder 3 kaum beeinträchtigt Nach Überwindung des Überhubes wird der
Tastenschaft 7 durch die Rückholfeder 8 wieder in die gezeichnete Ruhelage zurückgeführt.
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Die Winkeldrahtfeder 3 wird der Nase 9 des Tastenschaftes 7 zwangsweise
folgen, so daß nunmehr die Kräfte in umgekehrter Reihenfolge auf die Schenkel 33
und 32 einwirken.
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Durch diese Anordnung wird bei der Kontaktgabe stets ein genau definierter
Auflagedruck der Winkeldrahtfeder 3 auf den Kontakt 12 vorhanden sein, so daß eine
stets konstante Kontaktgabe erreicht ist.
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Da der Drucktaster für eine Niedrigtastatur konzipiert ist, kann er
mit seinem Gehäuseboden direkt auf einer Leiterplatte mit gedruckten Schaltungen
aufgesetzt werden und dort mittels der Anschlußstifte 5 und 13 direkt verlötet werden.
Um eine einwandneie Ausrichtung der Drucktaste auf der Leiterplatte zu erhalten,
ist die halbschalenförmige Doppelführung 10 für den Tastenschaft 7 nach unten über
den Boden des Gehäuses 1 zu verlängern, so daß sich die Ansätze 14 (Fig.3) ergeben.
Diese Ansätze 14 ragen in entsprechend ausgebildeten Öffnungen durch die Leiterplatte.
Da diese Ansätze 14 wie auch die Führungen 10 und die Winkeldrahtfeder 3 die Mitte
des Tastenschaftes nicht schneiden,besteht der Vorteil, im Zentrum der Taste eine
zentrale Beleuchtung für den Knopf 11 durch die Lampe oder LED 15 zu ermöglichen.
Ein Aus-
wechseln der Lampe 15 ist jederzeit dann durch einfaches
Entfernen des Tastenknopfes 11 erreichbar, der beispielsweise im Paßsitz auf dem
Tastenschaft 7 aufsitzt.
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