DE29715329U1 - Spring mat for a switching element - Google Patents
Spring mat for a switching elementInfo
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Description
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Elastogran GmbH / 25. August 1997Elastogran GmbH / 25 August 1997
KoTa Koehn Tastatursysteme NAEl 9970218Gbm G/tfKoTa Koehn keyboard systems NAEl 9970218Gbm G/tf
und Informationstechnologie GmbHand Information Technology GmbH
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Federmatte für ein Schaltelement zur Betätigung von Geräten aller Art, sowie auf diese Schaltelemente und die Tastatur.The present invention relates to a spring mat for a switching element for operating devices of all kinds, as well as to these switching elements and the keyboard.
Bedientastaturen, zum Beispiel von Computern, erfordern Schaltelemente zur Umsetzung des Druckes eines Bedieners auf eine Taste in einen elektrischen Impuls. Bekannte Keyboards verfugen deshalb über Schaltelemente, bei denen jeweils eine Taste in einer Führung gegen den Widerstand einer Feder auf ein Kontaktfeld gedrückt werden kann, wobei die Feder zugleich die Rückstellkraft für die Rückführung der Taste in die Ruhelage übernimmt. Dabei kann durch geeignete Maßnahmen ein taktiles Gefühl für den Benutzer geschaffen werden. Dabei spürt der Benutzer beim Niederdrücken der Taste einen deutlichen Widerstand, den er wie einen Druckpunkt überwinden muß, wenn er einen elektrischen Impuls auslösen will. Diese bekannten und mittlerweile weitverbreiteten Keyboards werden aus harten Kunststoffen gefertigt, meistens spritzgegossen. Die Verwendung harter Kunststoffe ist notwendig, weil nur diese eine Tastenkonstruktion erlauben, bei der mehrere mechanische Bauteile relativ genau zusammenwirken müssen. Daraus ergeben sich mehrere Nachteile. Die beschriebene Konstruktion erfordert zum Beispiel eine offene Tastenanordnung, die durch Schmutz und Flüssigkeiten geschädigt werden kann. Für Tastaturen, die dem Einfluß von Staub und Flüssigkeiten ausgesetzt sind, zum Beispiel in einer Werkhalle oder in einem Lebensmittelmarkt, wäre ein Schutz gegen Verschmutzung und Flüssigkeiten jedoch vorteilhaft. Aber auch der normale Nutzer würde von einem derartigen Schutz profitieren, weil dann ein verschüttetes Getränk nicht gleich zumControl keyboards, for example those used by computers, require switching elements to convert the pressure of a user on a key into an electrical impulse. Well-known keyboards therefore have switching elements in which a key can be pressed against the resistance of a spring onto a contact field in a guide, with the spring also assuming the restoring force for returning the key to its rest position. A tactile feeling can be created for the user by taking appropriate measures. When the key is pressed down, the user feels a clear resistance that he must overcome like a pressure point if he wants to trigger an electrical impulse. These well-known and now widespread keyboards are made of hard plastics, usually injection-molded. The use of hard plastics is necessary because only these allow a key design in which several mechanical components must work together relatively precisely. This results in several disadvantages. The design described, for example, requires an open key arrangement that can be damaged by dirt and liquids. For keyboards that are exposed to dust and liquids, for example in a factory or a grocery store, protection against dirt and liquids would be advantageous. But normal users would also benefit from such protection, because a spilled drink would not immediately cause
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Ruin der Tastatur führen würde. Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Tastaturen besteht darin, daß sie nicht biegsam sind. Bei der Arbeit unter beengten Umständen oder auf unebenen Flächen kann dies jedoch wünschenswert sein. Eine biegsame Tastatur würde sich zum Beispiel einer unebenen Arbeitsunterlage in gewissem Umfang anpassen und etwa ein Wackeln der Tastatur vermeiden. Auf zu kleinen Tischen, etwa in einer Großmarkthalle, könnte eine biegsame Tastatur zum Beispiel an einem Ende, beispielsweise am Ende des nicht benötigten Numerikfeldes, hochgeklappt werden, ohne die Funktion des restlichen Keyboards wesentlich zu beeinträchtigen. So könntenruin the keyboard. Another disadvantage of conventional keyboards is that they are not flexible. However, this can be desirable when working in confined spaces or on uneven surfaces. A flexible keyboard would, for example, adapt to an uneven work surface to a certain extent and prevent the keyboard from wobbling. On tables that are too small, such as in a supermarket hall, a flexible keyboard could be folded up at one end, for example at the end of the numeric keypad that is not needed, without significantly affecting the function of the rest of the keyboard. This would allow
&iacgr;&ogr; Lieferscheine auch zwischen Apfelkisten noch relativ bequem erstellt werden. Nachteilig ist bei den oben beschriebenen mechanischen Anordnungen schließlich auch ihre Stoßempfindlichkeit und ihre mangelnde Bruchsicherheit.&iacgr;&ogr; Delivery notes can still be created relatively easily even between apple crates. The mechanical arrangements described above are ultimately also disadvantageous in that they are sensitive to impact and lack break resistance.
Zur Lösung dieser Probleme wurden verschiedene Vorschläge unterbreitet, von denen jedoch keiner alle Probleme zufriedenstellend löst. Zum Schutz gegen Verschmutzung und gegen Flüssigkeiten wurden zum Beispiel Plastikabdeckungen vorgeschlagen, die einfach auf die Tastatur aufgelegt werden ohne mit dieser innig verbunden zu sein. Derartige Abdeckungen schützen die Tastatur jedoch im wesentlichen nur vor schmutzigen Händen des Bedieners, können aber die Einwirkung von, insbesondere fernem Staub und Flüssigkeiten nur begrenzt verhindern. Weiterentwicklungen dieser weit verbreiteten Produkte sehen eine Versiegelung der Tastatur rundum vor, sodaß weder Staub, noch Flüssigkeiten die Tastatur berühren können. Diese Ausführungsformen schützen zwar relativ effektiv vor Schmutz und Flüssigkeiten, aber nur solange sie intakt sind, also keine Risse aufweisen. Bei unachtsamem Umgang mit den Tastaturen entstehen solche Beschädigungen aber relativ leicht, sodaß der Schutz häufig nur von kurzer Dauer ist. All diese Ausführungsformen sind außerdem nicht biegsam.Various proposals have been made to solve these problems, but none of them solve all of them satisfactorily. For example, plastic covers have been proposed to protect against dirt and liquids, which are simply placed on the keyboard without being intimately connected to it. However, such covers essentially only protect the keyboard from the user's dirty hands, but can only prevent the effects of dust and liquids, especially from afar, to a limited extent. Further developments of these widely used products provide for the keyboard to be sealed all around, so that neither dust nor liquids can touch the keyboard. These designs protect relatively effectively against dirt and liquids, but only as long as they are intact, i.e. have no cracks. If the keyboards are handled carelessly, such damage occurs relatively easily, so that the protection is often only short-lived. In addition, none of these designs are flexible.
Eine Tastatur, die nicht nur unempfindlich gegen Schmutz und Flüssigkeiten, sondern auch biegsam ist, wird in der Internationalen Patentanmeldung WOA keyboard that is not only resistant to dirt and liquids, but also flexible, is described in the international patent application WO
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95/12208 beschrieben. Diese Tastatur ist vollständig aus Kunststoff, zum Beispiel einem weichen Polyurethan gefertigt. Sie besteht aus einer Abfolge mehrerer Schichten, unter anderem aus einer Schaltfolie zur Erzeugung elektrischer Impulse. Die Tasten zur Bedienung der Schaltfolie sind als Ta-Staturmuster auf emer geschlossenen Tastaturschicht ausgebildet. Bei einem Druck des Bedieners auf eine Taste biegt sich die Tastaturschicht an der Stelle des betätigten Tastensymbols in eine Ausnehmung der darunter vorgesehenen Abstandhalterschicht durch, sodaß die Schaltfolie entsprechend kontaktiert und damit betätigt wird. Diese Tastatur bietet dem Bediener kein95/12208. This keyboard is made entirely of plastic, for example a soft polyurethane. It consists of a sequence of several layers, including a switching foil for generating electrical impulses. The keys for operating the switching foil are designed as a key pattern on a closed keyboard layer. When the operator presses a key, the keyboard layer bends at the location of the activated key symbol into a recess in the spacer layer provided underneath, so that the switching foil is contacted accordingly and thus activated. This keyboard offers the operator no
&iacgr;&ogr; taktiles Gefühl, denn die Konstruktion aus weichem Kunststoff erlaubt nicht die Ausbildung eines Elementes ähnlich emer Überdruckpunktfeder oder einer progressiven Feder zur Erzeugung eines Druckpunktes. Nur mechanische Bauteile könnten dieses Problem nach dem Stand der Technik lösen. Solche Bauteile sollen aber in biegsamen Tastaturen gerade vermieden werden.&iacgr;&ogr; tactile feeling, because the soft plastic construction does not allow the formation of an element similar to an overpressure point spring or a progressive spring to generate a pressure point. Only mechanical components could solve this problem according to the state of the art. However, such components should be avoided in flexible keyboards.
In dem deutschen Gebrauchsmuster 29505697.5 sind Tastaturmatten beschrieben, die Kunstoffkörper- tasten, und Kontaktfolien aufweisen. In der Mitte der Kontaktflächen befindet sich eine kontaktlose Fläche. Ein Kontaktelement drückt dabei Kontaktflächen zusammen und danach stößt ein Festkörper auf die kontaktlose Fläche. Ein spürbarer Kontakt wird realisiert. Es ergeben sich klickende Kontaktgeräusche. Bei diesen Tastaturmatten werden einzelne Federelemente zur Unterstützung der Eigenrückstellkraft des Kunststoffkörpers vorgesehen. Insbesondere sind Spiralfedern hierfür beschrieben. Diese Tastatur läßt eine geräuschfreie Konstruktion nicht zu und die zusätzlichen Federelemente sind relativ teure Einzelelemente.The German utility model 29505697.5 describes keyboard mats that have plastic body keys and contact foils. In the middle of the contact surfaces there is a contactless surface. A contact element presses the contact surfaces together and then a solid body hits the contactless surface. A noticeable contact is made. This results in clicking contact noises. These keyboard mats have individual spring elements to support the self-restoring force of the plastic body. Spiral springs are described in particular for this purpose. This keyboard does not allow for a noise-free design and the additional spring elements are relatively expensive individual elements.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Schaltelement, insbesondere für ein Keyboard bereitzustellen, das nicht nur unempfindlich gegen Verschmutzungen und Flüssigkeiten und das biegsam ist, sondern das auch über Tasten verfügt, die dem Benutzer bei der Bedienung ein taktiles Gefühl vermitteln,The object of the invention is therefore to provide a switching element, in particular for a keyboard, which is not only resistant to dirt and liquids and flexible, but also has keys that give the user a tactile feeling when operating them.
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dabei aber gleichzeitig einfach und für Mengenherstellung konstruiert ist und eine im wesentlichen geräuschlose Betätigung der Tasten erlaubt.but at the same time it is simple and designed for mass production and allows essentially silent operation of the keys.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltelement, insbesondere für ein Keyboard bereit zu stellen, welches in einfachster Weise eine Anpassung auf verschiedenartige Anwendungsgebiete, insbesondere verschiedenartige Betätigungskräfte ermöglicht, ohne daß irgendeine signifikante Neukonstruktion erforderlich wird; insbesondere sollen diese Anpassungen durch geringfügige Dimensionierungsändemngen ermöglicht werden.A further object of the invention is to provide a switching element, in particular for a keyboard, which enables adaptation to different areas of application, in particular different operating forces, in the simplest way possible, without any significant new design being required; in particular, these adaptations should be made possible by minor dimensioning changes.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Rückstellelemente für Schaltelemente zur Verfugung zu stellen, die die oben bereits genannten Eigenschaften aufweisen.A further object of the invention is to provide reset elements for switching elements that have the properties already mentioned above.
is Diese Aufgaben werden durch Schaltelemente sowie Federmatten gelöst, wie sie in den Ansprüchen definiert sind.is These tasks are solved by switching elements and spring mats, as defined in the claims.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, erläutert. Es zeigenThe invention is explained below with reference to the drawing, in which preferred features and embodiments of the invention are shown.
Figur 1 ein Tastenelement gemäß der ErfindungFigure 1 shows a key element according to the invention
Figur 2 eine Federelementmatte mit zwei FederelementenFigure 2 a spring element mat with two spring elements
Figur 3 eine Federelementmatte für eine Computer-TastaturFigure 3 a spring element mat for a computer keyboard
Figur 4 einen Federelementmattenausschnitt mit einem Federelement.Figure 4 shows a spring element mat section with a spring element.
Das erfindungsgemäße Schaltelement weist nach dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ein Tastenelement 1 und eine Schaltfolie 5 auf, die durch Druck auf das Tastenelement 1 betätigbar ist. Erfindungsgemäß beinhaltet das Schaltelement weiterhin eine Federmatte 3, die zwischen dem Tastenelement 1 und der Schaltfolie 5 angeordnet ist, und Abstandhalter 4, die zwischenThe switching element according to the invention has, according to the example shown in Fig. 1, a key element 1 and a switching foil 5, which can be actuated by pressing on the key element 1. According to the invention, the switching element further includes a spring mat 3, which is arranged between the key element 1 and the switching foil 5, and spacers 4, which are arranged between
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der Federmatte 3 und der Schaltfolie 5 angeordnet skid. Dabei weist die Federmatte 3 mindestens ein Schaltfeld 8 auf, das eine federnde Schaltzunge 9 beinhaltet, die derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sie bei Druck auf das Tastenelement 1 die Schaltfolie 5 betätigen kann. Erfindungsgemäß besteht zumindest die Schaltzunge 9 der Federmatte 3 aus einem zelligen Elastomer. Regelmäßig wird jedoch die gesamte Federmatte 3 aus dem zelligen Elastomer bestehen.the spring mat 3 and the switching foil 5 are arranged skid. The spring mat 3 has at least one switching field 8, which contains a spring-loaded switching tongue 9, which is designed and arranged in such a way that it can actuate the switching foil 5 when pressure is applied to the key element 1. According to the invention, at least the switching tongue 9 of the spring mat 3 consists of a cellular elastomer. However, the entire spring mat 3 will usually consist of the cellular elastomer.
Mehrere derartige Schaltelemente können zu einer Tastatur, zum Beispiel für &iacgr;&ogr; einen Computer, kombiniert werden. Es ist aber auch eine Vielzahl anderer Anwendungen möglich und vorstellbar, zum Beispiel Lichtschalter, die unter Tapeten verborgen sind, Bedienschalter von Maschinen oder Trittschalter, die mit einem Fuß ausgelöst werden. Die Federmatte hat dabei die Doppelfunktion der Unterstützung der Tastenrückstellung und der Vermittlung des is taktilen Gefühls.Several such switching elements can be combined to form a keyboard, for example for a computer. However, a variety of other applications are also possible and conceivable, for example light switches that are hidden under wallpaper, control switches on machines or foot switches that are activated with a foot. The spring mat has the dual function of supporting the key reset and providing the tactile feeling.
Bei all diesen Anwendungen ist das durch die speziell ausgebildete und angeordnete Federmatte 3 aus einem zelligen Elastomer hergestellte taktile Gefühl vorteilhaft. Dieses taktile Gefühl entsteht dadurch, daß das zellige Elastomer, anders als herkömmlich verwendete kompakte Elastomere, einem auf sie ausgeübten Druck eine progressive Gegenkraft entgegensetzen, die der Bediener als Druckpunkt wahrnimmt. Diese Zunahme der Gegenkraft kommt dadurch zustande, daß bei Ausübung eines Drucks auf die zellige Struktur zunächst vorwiegend die Poren komprimiert werden, was zu einer relativ geringen Gegenkraft führt. Erst wenn die Poren weitgehend komprimiert sind, führt weitere Kraftanwendung zu einer Kompression des Elastomers selbst. Diese Verdichtung verlangt sehr viel mehr Kraftaufwand, als die Kompression der Poren.In all of these applications, the tactile feel created by the specially designed and arranged spring mat 3 made of a cellular elastomer is advantageous. This tactile feel is created because the cellular elastomer, unlike conventionally used compact elastomers, counteracts a pressure exerted on it with a progressive counterforce, which the operator perceives as a pressure point. This increase in the counterforce is caused by the fact that when pressure is exerted on the cellular structure, the pores are initially compressed, which leads to a relatively low counterforce. Only when the pores are largely compressed does further application of force lead to compression of the elastomer itself. This compaction requires much more effort than the compression of the pores.
Die Schaltzunge 9 kann erfindungsgemäß in Querschnitt und Grundriß jede beliebige geeignete Form annehmen. Ihre Dimensionierung ist hauptsächlichAccording to the invention, the switching tongue 9 can take on any suitable shape in cross-section and plan. Its dimensions are mainly
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von dem gewählten Material und von der vorgesehenen Geometrie abhängig. Die Schaltzunge 9 muß lediglich in der Lage sein, einen bogenförmigen Federweg zu beschreiben, sodaß sie die Schaltfolie 5 kontaktieren und damit ein elektrisches Signal auslösen kann. Dieses wird bei üblichen Schaltfolien dadurch ausgelöst, daß durch den Druck auf die Schaltfolie eine erste Kontaktfolie der Schaltfolie auf eine zweite Kontaktfolie der Schaltfolie gedrückt wird und so den Signalkontakt herstellt. Diese beiden Kontaktfolien sind im Ruhezustand durch eine Abstandsfolie getrennt, die Ausnehmungen aufweist, die Kontaktfelder definieren.depends on the material selected and the intended geometry. The switching tongue 9 only has to be able to describe an arc-shaped spring path so that it can contact the switching foil 5 and thus trigger an electrical signal. In conventional switching foils, this is triggered by the fact that the pressure on the switching foil presses a first contact foil of the switching foil onto a second contact foil of the switching foil, thus establishing the signal contact. These two contact foils are separated in the resting state by a spacer foil that has recesses that define contact fields.
Die Abstandhalter 4 sind vorzugsweise als einheitliche Schicht oder Matte gefertigt, die eine Ausnehmung aufweist, sodaß die Schaltzunge 9 den zur Weitergabe des Tastendrucks an die Schaltfolie 5 notwendigen Federweg zurücklegen kann. Die Abstandhalterschicht 4 kann aus einem geeigneten is Kunststoff, vorzugsweise einem Elastomer, hergestellt werden. Sie kann, wie die Federmatte 3 auch, mit Hilfe eines Wasserstrahls oder eines Lasers, zum Beispiel eines CO2-Lasers, geschnitten werden. Letzteres erfordert jedoch grundsätzlich die Verwendung eines Schutzgases, um den Kunststoff beim Schneiden nicht zu versengen.The spacers 4 are preferably manufactured as a uniform layer or mat which has a recess so that the switching tongue 9 can cover the spring travel required to transmit the key pressure to the switching foil 5. The spacer layer 4 can be made from a suitable plastic, preferably an elastomer. Like the spring mat 3, it can be cut using a water jet or a laser, for example a CO 2 laser. The latter, however, always requires the use of a protective gas in order not to scorch the plastic during cutting.
Das Tastenelement 1 kann auf vielfältige Weise in seiner Position gehalten werden, zum Beispiel durch Führungselemente, die seine Position parallel zur Federmatte 3 festlegen. Solche Führungselemente können, ähnlich wie die Abstandhalter 4, in einer Matte zusammengefaßt sein, die entsprechende Ausnehmungen aufweist. Tastenelemente 1 können aber auch mit Hilfe einer Schicht verbunden werden, die die Tastenelemente 1 einerseits in ihrer Position parallel zur Federmatte 3 definiert, andererseits aber genügend flexibel ist, um ein Entfedern der Tastenelemente 1 zu ermöglichen. Dabei kann ein Tastenelement 1 im Ruhezustand bereits auf der Federmatte 3 aufliegen oder auch, mit Hilfe von Abstandhaltern, von dieser entfernt gehalten werden. Wichtig ist die Herstellung einer parallelen Zuordnung desThe key element 1 can be held in its position in a variety of ways, for example by guide elements that determine its position parallel to the spring mat 3. Such guide elements can, similar to the spacers 4, be combined in a mat that has corresponding recesses. Key elements 1 can also be connected using a layer that defines the key elements 1 in their position parallel to the spring mat 3 on the one hand, but is also sufficiently flexible to allow the key elements 1 to be released. In this case, a key element 1 can already rest on the spring mat 3 in the resting state or can be kept away from it with the help of spacers. It is important to create a parallel assignment of the
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Tasteneiements 1 zur Federmatte 3, um vor allem bei einer ganzen Tastatur Fehlbedienungen durch verrutschte Tastenelemente 1 zu vermeiden.Key elements 1 to the spring mat 3, in order to avoid incorrect operation due to slipping key elements 1, especially in the case of a whole keyboard.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Federmatte, wie sie in den Ansprüchen definiert ist. Die bevorzugte Federmatte weist zumindest eine einstöckig in dieser Federmatte ausgebildete elastische Zunge auf. Diese Zunge ist derart ausgebildet und angeordnet, daß sie von einem Postenelement, einer Taste, über den gewünschten Feder weg bewegt werden kann. Die Zunge trägt zum Zurückstellen des Tastenelements bei und stellt vorzugsweise die gesamte Rückstellkraft hierfür. Da sich die Zungen in einer Federmatte in vorteilhafter Weise durch Stanzen, Lasern oder Wasserschneiden sehr präzise ausbilden lassen, können solche Federmatten sehr reproduzierbar hinsichtlich des elastischen Verhaltens der Zungen hergestellt werden. Außerdem ist es möglich, nur durch Einstellen der Abmessungen der Zunge (auf Länge und Breite und Dicke) unterschiedliche Auslösekräfte für den Einsatz von solchen Federelementen bzw. Federmatten zu ermöglichen.Another object of the invention is a spring mat as defined in the claims. The preferred spring mat has at least one elastic tongue formed in one piece in this spring mat. This tongue is designed and arranged in such a way that it can be moved away from a post element, a key, over the desired spring. The tongue contributes to the resetting of the key element and preferably provides the entire restoring force for this. Since the tongues in a spring mat can advantageously be formed very precisely by punching, lasering or water cutting, such spring mats can be manufactured very reproducibly with regard to the elastic behavior of the tongues. In addition, it is possible to enable different release forces for the use of such spring elements or spring mats just by adjusting the dimensions of the tongue (length, width and thickness).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Federelementmatten werden zumindest zwei einander gegenüberliegend angeordnete Zungen vorgesehen, die in der Betätigungsöffnung der Federmatte angeordnet sind. Besonders geeignet ist eine Anordnung von drei Zungen, wobei zwei dieser Zungen zueinander parallel sind und die dritte Zunge antiparallel zu diesen zwei Zungen zwischen diesen angeordnet ist. Bei diesen Federmatten mit mehreren Zungen wird der zusätzliche Vorteil erreicht, daß die Betätigung eines Kontaktelementes durch diese Zungen in besonders sicherer Weise bewerkstelligt werden kann, da eine Mehrpunktkontaktierung des Kontaktelemenets, nämlich durch jedes der Zungenenden ermöglicht wird.In a preferred embodiment of the spring element mats, at least two tongues are provided that are arranged opposite one another and are arranged in the actuation opening of the spring mat. An arrangement of three tongues is particularly suitable, with two of these tongues being parallel to one another and the third tongue being arranged between them, antiparallel to these two tongues. With these spring mats with several tongues, the additional advantage is achieved that the actuation of a contact element can be accomplished in a particularly safe manner by these tongues, since multi-point contacting of the contact element is possible, namely through each of the tongue ends.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Federmatte besteht darin, daß einsteilbare Rückstellkräfte und schnelles Rückstellen ohne Setzverhalten, insbesondere bei dem bevorzugten geschlossenzelligen Polyurethan für dieA further advantage of the spring mat according to the invention is that adjustable restoring forces and rapid restoring without settling behavior, particularly with the preferred closed-cell polyurethane for the
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Federmatte, ermöglicht werden. Zudem ist der Federweg einstellbar und das dynamische Verhalten. Zur Umstellung der Produktion auf andersartige Federmatten ist es in vielen Fällen ausreichend, eine geänderte Datei für das automatische Wasserschneiden beispielsweise einzusetzen, und entsprechend geänderte Federcharakteristiken bei gleichem Ausgangsmaterial zu erzielen.Spring mat, can be made possible. In addition, the spring travel and the dynamic behavior can be adjusted. To switch production to different types of spring mats, it is often sufficient to use a modified file for automatic water cutting, for example, and to achieve correspondingly modified spring characteristics with the same starting material.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Federmatte 3 eingesetzt, bei der zumindest die Schaltzunge 9 aus einem zelligen Polyurethan besteht. Solche geschäumten Polyurethane sind in einer Vielzahl am Markt erhältlich, &iacgr;&ogr; Die Auswahl des am besten geeigneten Polyurethans muß im Einzelfall nach Kriterien wie Haltbarkeit, Kennlinie der Federkraft, Verarbeitbarkeit und Preis erfolgen. Grundsätzlich können alle Polyurethane im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, die eine hinreichend zellige Struktur aufweisen.In a preferred embodiment, a spring mat 3 is used, in which at least the switching tongue 9 consists of a cellular polyurethane. There are a large number of such foamed polyurethanes available on the market. The most suitable polyurethane must be selected in each individual case according to criteria such as durability, spring force characteristics, processability and price. In principle, all polyurethanes that have a sufficiently cellular structure can be used within the scope of the present invention.
Unabhängig davon, ob die Schaltzunge 9 der Federmatte 3 aus Polyurethan oder einem beliebigen geeigneten Elastomer besteht, weist zumindest die Schaltzunge 9 der Federmatte 3 vorzugsweise eine Dichte von 0,30 g/cm3 bis 0,70 g/cm3, besonders bevorzugt von 0,40 g/cm3 bis 0,60 g/cm3 auf. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung müssen zur Erzeugung des taktilen Gefühls genau genommen nur die federnden Zungen 9 des Schaltfeldes 8 aus dem zelligen Elastomer sein. Regelmäßig wird man aber die gesamte Federmatte 3 aus dem zelligen Elastomermaterial fertigen, denn eine separate Fertigung der Schaltzungen 9 und eine anschließende Montage in der Federmatte 3 wird für die meisten Anwendungen zu aufwendig sein. Außerdem stehen heute genügend zellige Elastomere zur Verfugung, die zur Herstellung der ganzen Federmatte 3 geeignet sind, sodaß im Regelfall kein Grund bestehen wird, die Federmatte 3 aus einem anderen Material zu fertigen als die darin zu integrierenden Schaltzungen 9.Regardless of whether the switching tongue 9 of the spring mat 3 is made of polyurethane or any suitable elastomer, at least the switching tongue 9 of the spring mat 3 preferably has a density of 0.30 g/cm 3 to 0.70 g/cm 3 , particularly preferably 0.40 g/cm 3 to 0.60 g/cm 3 . In the context of the present invention, strictly speaking, only the springy tongues 9 of the switching field 8 have to be made of the cellular elastomer in order to generate the tactile feeling. However, the entire spring mat 3 will usually be made of the cellular elastomer material, because separate production of the switching tongues 9 and subsequent assembly in the spring mat 3 will be too complex for most applications. In addition, there are now sufficient cellular elastomers available that are suitable for producing the entire spring mat 3, so that as a rule there will be no reason to manufacture the spring mat 3 from a different material than the switching tongues 9 to be integrated into it.
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Als Basis der oben beschriebenen Konstruktion wird im Regelfall unter der Schaltfolie 5 eine relativ dicke Bodenschicht angebracht, die regelmäßig aus einem härteren Kunststoff, etwa einen kompakten Elastomer, besteht. Durch die Materialauswahl der Bodenschicht kann vor allem die Gesamtbiegsamkeit und die Dicke des Schaltelements beeinflußt werden. Diese Bodenschicht kann, je nach vorgesehener Anwendung, auch aus einem Thermoplasten mit genügend hohem Erweichungspunkt gefertigt werden.As a basis for the construction described above, a relatively thick base layer is usually placed under the switching foil 5, which is usually made of a harder plastic, such as a compact elastomer. The material selection of the base layer can influence the overall flexibility and the thickness of the switching element. Depending on the intended application, this base layer can also be made of a thermoplastic with a sufficiently high softening point.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltelements enthält eine Schutzfolie 7, die derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sie die Oberfläche des Schaltelements vollständig bedeckt. Auf diese Weise werden schädliche Umwelteinflüsse, insbesondere Flüssigkeiten, von dem Schaltelement ferngehalten. Dies ist besonders für die Anwendung der Erfindung bei Keyboards zweckmäßig. Dabei kann die Schutzfolie 7 sowohlA further preferred embodiment of the switching element according to the invention contains a protective film 7, which is designed and arranged in such a way that it completely covers the surface of the switching element. In this way, harmful environmental influences, in particular liquids, are kept away from the switching element. This is particularly useful for the application of the invention to keyboards. The protective film 7 can be used both
is aus einem geeigneten Kunststoff, etwa einem kompakten oder auch zelligen Elastomer, wie auch aus einer geeigneten Folie bestehen. Geeignet sind aber grundsätzlich auch Thermoplaste, soweit sie unter den konkreten Temperaturbedingungen der jeweiligen Anwendung genügend Formstabilität aufweisen. Die Schutzfolie 7 kann mit einer Lackschicht überzogen sein, auf der zum Beispiel Aufdrucke von Firmen oder Produktwerbung angebracht werden können. Die Schutzfolie 7 kann auch überhaupt nur aus einer Lackschicht bestehen, wenn diese dick und flexibel genug ist, um das Schaltelement zu schützen. Diese Schutzfolie 7 kann mit der Oberfläche des Schaltelements flächig oder punktuell fest verbunden sein. Vorzugsweise ist sie mit dem Schaltelement verschweißt, sodaß sie das Schaltelement effektiv vor dem Eindringen von Staub und Flüssigkeit schützt.is made of a suitable plastic, such as a compact or cellular elastomer, as well as a suitable film. Thermoplastics are also generally suitable, provided they have sufficient dimensional stability under the specific temperature conditions of the respective application. The protective film 7 can be covered with a layer of varnish, on which, for example, company prints or product advertising can be applied. The protective film 7 can also consist of just a layer of varnish if it is thick and flexible enough to protect the switching element. This protective film 7 can be firmly connected to the surface of the switching element either flatly or at specific points. It is preferably welded to the switching element so that it effectively protects the switching element against the ingress of dust and liquid.
Statt einer Schutzfolie 7 zur Abdeckung lediglich der Oberfläche des Schaltelements kann auch ein Schutzmantel vorgesehen sein, der das Schaltelement vollständig an allen Seiten umgibt. Dieser kann prinzipiell aus den gleichen Materialien gefertigt werden, wie die Schutzfolie 7. Der Schutzmantel bildetInstead of a protective film 7 to cover only the surface of the switching element, a protective sheath can also be provided that completely surrounds the switching element on all sides. In principle, this can be made from the same materials as the protective film 7. The protective sheath forms
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für das Schaltelement gleichsam ein Gehäuse. Dieses kann mit dem Schaltelement punktuell oder flächig fest verbunden sein, es muß jedoch nicht unbedingt überhaupt eine feste Verbindung bestehen. Der Schutzmantel kann vielmehr mehr oder weniger eng über das Schaltelement gestülpt sein, sodaß ein guter Sitz auch ohne Verbindung geschaffen wird. Dieser Schutzmantel kann das Schaltelement rundum flüssigkeitsdicht, also abwaschbar machen.a housing for the switching element. This can be firmly connected to the switching element at points or over a large area, but there does not necessarily have to be a firm connection at all. The protective cover can be pulled more or less tightly over the switching element so that it fits well even without a connection. This protective cover can make the switching element completely liquid-tight, i.e. washable.
Das Tastenelement 1 besteht vorzugsweise aus Silikon. Es kann aber auch aus jedem anderen geeigneten Kunststoff, vorzugsweise einem Elastomer &iacgr;&ogr; hergestellt werden.The key element 1 is preferably made of silicone. However, it can also be made of any other suitable plastic, preferably an elastomer.
Die verschiedenen Schichten des erfindungsgemäßen Schaltelements, wie die Abstandhalterschicht 4, die Federmatte 3 und die Schaltfolie 5 können untereinander punktuell oder flächig verbunden sein, sie können aber auch is einfach lose aufeinander gelegt sein und durch Halteelemente oder auch einfach durch die Reibung aneinander in ihrer Position zueinander fixiert sein.The various layers of the switching element according to the invention, such as the spacer layer 4, the spring mat 3 and the switching foil 5, can be connected to one another at points or over a large area, but they can also simply be laid loosely on top of one another and fixed in their position relative to one another by holding elements or simply by friction against one another.
Vorteilhaft ist es, soviele Bauteile, insbesondere Schichten, wie möglich aus dem gleichen Material zu fertigen. Es bietet sich zum Beispiel an, die Abstandhalterschicht 4 und die Federmatte 3 einstückig zu fertigen. Das hat nicht nur Vorteile bei der Fertigung und im Betrieb, zum Beispiel eine erhöhte Paßgenauigkeit der Komponenten, sondern es erleichtert schließlich auch das Recycling der erfindungsgemäßen Schaltelemente.It is advantageous to manufacture as many components, especially layers, as possible from the same material. For example, it is advisable to manufacture the spacer layer 4 and the spring mat 3 in one piece. This not only has advantages in production and operation, for example an increased accuracy of fit of the components, but it also makes it easier to recycle the switching elements according to the invention.
Figur 1 ist ein Schnittbild durch zwei nebeneinander angeordnete erfindungsgemäße Schaltelemente. Jedes der Schaltelemente weist ein Tastenelement 1 auf, das in einer Führungsmatte 2 geführt ist. Darunter befindet sich eine Federmatte 3 mit einer Schaltzunge 9. Daran anschließend ist eine Abstandhaltermatte 4 angeordnet, die die Federmatte 3 auf Distanz zu einer Schaltfolie 5 hält, die auf eine Bodenmatte 6 aufgebracht ist. Die Oberfläche derFigure 1 is a sectional view of two switching elements according to the invention arranged next to one another. Each of the switching elements has a key element 1 which is guided in a guide mat 2. Below this there is a spring mat 3 with a switching tongue 9. Adjacent to this there is a spacer mat 4 which keeps the spring mat 3 at a distance from a switching foil 5 which is applied to a floor mat 6. The surface of the
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Schaltelemente ist mit einer Schutzfolie 7 überzogen, die hier an den vertikalen Seitenflächen der Tastenelemente 1 fest mit den Tastenelementen 1 vergossen ist.Switching elements are covered with a protective film 7, which is firmly encapsulated with the key elements 1 on the vertical side surfaces of the key elements 1.
Bei einem Druck des Bedieners auf die Taste 1 bewegt sich diese in der dafür vorgesehenen Aussparung in der Führungsmatte 2 nach unten und drückt dabei auch die federnde Schaltzunge 9 der Federmatte 3 nach unten. Diese gibt nach und beschreibt dabei eme bogenförmige Bahn. Der Bediener empfindet dabei den Tastendruck zunächst als relativ weich, weil zunächstWhen the operator presses the button 1, it moves downwards in the recess provided for it in the guide mat 2 and also presses the spring-loaded switching tongue 9 of the spring mat 3 downwards. This gives way and describes an arc-shaped path. The operator initially perceives the button press as relatively soft because initially
&iacgr;&ogr; hauptsächlich das freie Volumen der Poren der Schaltzunge 9 komprimiert wird. Erst nach einer weiteren Wegstrecke des Tastenelements 1 setzt die Schaltzunge 9 dem Tastenelement 1 eine höhere Gegenkraft entgegen, sodaß der Bediener einen Druckpunkt spürt und nun taktil merkt, daß er die Taste 1 gedrückt hat. Wenn das Tastenelement 1 soweit eingedrückt ist, daß das&iacgr;&ogr; mainly the free volume of the pores of the switching tongue 9 is compressed. Only after the key element 1 has travelled a further distance does the switching tongue 9 apply a higher counterforce to the key element 1, so that the operator feels a pressure point and now notices tactilely that he has pressed the key 1. When the key element 1 is pressed in so far that the
is Ende der federnden Zunge 9 die Schaltfolie 5 berührt, wird der Kontakt zwischen den Kontaktfolien der Schaltfolie 5 hergestellt und das gewünschte elektrische Signal erzeugt. Statt einer Schaltfolie 5 mit zwei Kontaktfolien, die durch eine Abstandsfolie getrennt sind, könnte auch eme Kontaktfolie an der Unterseite der Federzunge 9 und eine zweite Kontaktfolie anstelle der Schaltfolie 5 angeordnet sein. Ebenso kann der Federkörper auch direkt mit einem Leitlack versehen sein. Wesentlich ist letztlich nur die Herstellung eines elektrischen Kontakts als Antwort auf einen Tastendruck, wobei der Tastendruck eine taktile Rückmeldung beim Benutzer verursacht.When the end of the spring tongue 9 touches the switching foil 5, contact is established between the contact foils of the switching foil 5 and the desired electrical signal is generated. Instead of a switching foil 5 with two contact foils separated by a spacer foil, a contact foil could also be arranged on the underside of the spring tongue 9 and a second contact foil instead of the switching foil 5. The spring body can also be directly provided with a conductive varnish. Ultimately, the only important thing is the establishment of an electrical contact in response to a key press, whereby the key press causes tactile feedback for the user.
Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf eine Federmatte 3, wie sie etwa in einer erfindungsgemäßen Anordnung nach Figur 1 Verwendung finden könnte. Sie besteht aus zwei Schaltfeldern 8, die jeweils eme federnde Schaltzunge 9 und einen ausgeschnittenen Freiraum 10 enthalten. Dieser Freiraum 10 kann auch weggelassen werden, die Zunge 9 muß lediglich an drei Seiten durch Schnitte von der Federmatte getrennt sein, um federn zu können, wenn das Tastenelement 1 niedergedrückt wird. Ein Schaltfeld 8 ist hier jeweils einemFigure 2 shows a top view of a spring mat 3, such as could be used in an arrangement according to the invention as shown in Figure 1. It consists of two switching fields 8, each of which contains a spring-loaded switching tongue 9 and a cut-out free space 10. This free space 10 can also be omitted, the tongue 9 only has to be separated from the spring mat by cuts on three sides in order to be able to spring when the key element 1 is pressed down. A switching field 8 is here assigned to a
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Tastenelement 1 zugeordnet. Die Geometrie, das heißt sowohl der Querschnitt, wie auch der Grundriß des Schaltfeldes 8 kann der jeweiligen Anwendungssituation angepaßt werden. Die federnde Zunge 9 ist, wie oben beschrieben, aus einem zelligen Elastomer gefertigt, insbesondere aus einem zelligen Polyurethan. Dadurch stellt sie beim Bediener ein taktiles Gefühl beim Betätigen der Tasten 1 her.Key element 1 is assigned. The geometry, i.e. both the cross-section and the layout of the control panel 8, can be adapted to the respective application situation. The spring tongue 9 is, as described above, made of a cellular elastomer, in particular a cellular polyurethane. This gives the operator a tactile feeling when pressing the keys 1.
In Figur 3 ist eine Matte 50 aus geschlossenzellig geschäumtem Polyurethan dargestellt. In dieser Matte sind zahlreiche Federelementbereiche 8 gezeigt.Figure 3 shows a mat 50 made of closed-cell foamed polyurethane. Numerous spring element areas 8 are shown in this mat.
&iacgr;&ogr; Die runden Federelementbereiche weisen in der Öffnung 10 jeweils 3 Zungen 9a, b, c auf. Dabei sind die zwei Zungen 9a und 9c in einer Richtung, sich in die Öffnung 10 hinein erstreckend, angeordnet, während die mittlere Zunge 9b in der anderen Richtung zwischen den Zungen 9a und 9c angeordnet ist. Die Zungen dieser Federelemente können erfindungsgemäß auch mit Knicknuten versehen sein.&iacgr;&ogr; The round spring element areas each have 3 tongues 9a, b, c in the opening 10. The two tongues 9a and 9c are arranged in one direction, extending into the opening 10, while the middle tongue 9b is arranged in the other direction between the tongues 9a and 9c. The tongues of these spring elements can also be provided with kink grooves according to the invention.
Die speziellen Federelemente in der Federelementmatte gemäß Figur 3 sind in Figur 4 vergrößert dargestellt. Die in entgegengesetzter Richtung ineinandergreifenden Zungen 9a, b, c sind durch Wasserstrahlschneiden der Öffnung 10 aus der Federelementmattenbahn 60 entstanden.The special spring elements in the spring element mat according to Figure 3 are shown enlarged in Figure 4. The tongues 9a, b, c, which interlock in opposite directions, were created by water jet cutting the opening 10 from the spring element mat web 60.
Die vorliegende Erfindung stellt somit ein Schaltelement und insbesondere eine Tastatur bereit, die unempfindlich gegen Verschmutzungen durch Staub und Flüssigkeiten ist, die biegsam ist und die eine taktile Rückmeldung des Tastendrucks beim Benutzer auslöst.The present invention thus provides a switching element and in particular a keyboard which is insensitive to contamination by dust and liquids, which is flexible and which triggers a tactile feedback of the key press to the user.
Die Tastatur kann in ihrem Aufbau auch so abgeändert sein, daß in eine tiefgezogene Abdeck- und Dichtfolie das federnde, zellige Elastomer direkt eingegossen wird, mit Leitlack an der Unterseite bestrichen wird und nun oberhalb der Schaltfolie angeordnet ist. Wird nun Druck auf die Tasten-The keyboard can also be modified in its structure so that the springy, cellular elastomer is directly cast into a deep-drawn cover and sealing foil, coated with conductive paint on the underside and now positioned above the switching foil. If pressure is now applied to the key
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erhebungen in der Folie ausgeübt, kontaktiert der mit Leitlack versehene Tastenkörper aus Elastomer die Schaltfolie.When pressure is exerted on the raised areas in the foil, the elastomer key body coated with conductive paint comes into contact with the switching foil.
Bei dieser Arbeitsweise wird durch definierte Wandstärken und Faltenwurf die Federung in der thermoplastischen Folie, vorzugsweise TPU, aufgebracht. Bei dieser Konstruktion hat die Folie folgende Aufgaben:In this method, the springiness is applied to the thermoplastic film, preferably TPU, through defined wall thicknesses and folds. In this construction, the film has the following tasks:
1) als Designfoiie (Farbe, Logos etc.),1) as design foil (color, logos etc.),
2) als Abdichtung (Wasser, Staub, Gas),2) as sealing (water, dust, gas),
&iacgr;&ogr; 3) als Tastenbedruckung (Tastenorientierung),
4) als Federung&iacgr;&ogr; 3) as key printing (key orientation),
4) as suspension
In den Tastenerhebungen befindet sich noch das federnde, zellige Elastomer als schalldämpfender Tastenkörper. Die obere Folien wird an den Rändern mit der unteren Folie durch ein weiches, dichtendes Elastomer vergossen, das gleichzeitig die Aufgabe hat, die jetzt sehr leichte Folientastatur durch die eigene Adhäsionskraft rutschfest auf dem Schreibtisch aufliegen zu lassen. Dabei kann die Unterseite der Tastatur auch vollflächig mit dem Elastomer sein. Vorzugsweise wird auch hier ein PU-Elastomer verwendet, um Sortenreinheit, bzw. Recyclefähigkeit zu garantieren.The springy, cellular elastomer is still in the key elevations as a sound-dampening key body. The upper foil is sealed to the lower foil at the edges using a soft, sealing elastomer, which also has the task of ensuring that the now very light foil keyboard does not slip on the desk thanks to its own adhesive force. The underside of the keyboard can also be completely covered with the elastomer. A PU elastomer is preferably used here too, to guarantee purity and recyclability.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29715329U DE29715329U1 (en) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | Spring mat for a switching element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29715329U DE29715329U1 (en) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | Spring mat for a switching element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29715329U1 true DE29715329U1 (en) | 1998-01-02 |
Family
ID=8045138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29715329U Expired - Lifetime DE29715329U1 (en) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | Spring mat for a switching element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29715329U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011103598A1 (en) * | 2011-05-30 | 2012-12-06 | Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg | Switching element produced by punch-laminating technique |
-
1997
- 1997-08-26 DE DE29715329U patent/DE29715329U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011103598A1 (en) * | 2011-05-30 | 2012-12-06 | Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg | Switching element produced by punch-laminating technique |
| DE102011103598B4 (en) * | 2011-05-30 | 2017-04-06 | Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG | Laminate for making a switch |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19980212 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20001129 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20030926 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20050915 |
|
| R071 | Expiry of right |