DE9215164U1 - Tastatur mit Mehrfunktionstaster - Google Patents

Description

Die Neuerung bezieht sich auf eine Tastatur mit Mehrfunktionstaster gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1. Eine derartige Tastatur mit einem Mehrfunktionstaster ist aus der DE 33 28 612 C2 bekannt. Über einer mit Schaltkontaktpaaren versehenen Grundplatte ist dort eine Gummimatte mit domartigen Erhebungen pro Schaltkontakt angeordnet, wobei jede Erhebung an ihrer den Schaltkontakten zugewandten Seite eine elektrisch leitfähige Kontaktbrücke aufweist. Im Abstand zu der Grundplatte ist eine Tastenaufnahmeplatte angeordnet, die eine mit Längsschlitzen versehene zentrale Aufnahmebohrung aufweist. In dieser Aufnahmebohrung ist ein Mehrfunktionstaster geführt, der entsprechend den Längsschlitzen radial verlaufende Rippen aufweist. Der Mehrfunktionstaster weist zwischen der Grundplatte und der Tastenauf nahmeplatte eine diskusartige Scheibe auf, die mit den domartigen Erhebungen in Berührung

steht. Von dieser diskusartigen Scheibe steht in Richtung auf die Grundplatte hin ein kugelkalottenförmiges Lagerglied ab, das in einer entsprechenden Ausnehmung eines mit der Grundplatte verbundenen Lagergliedes eingreift und so einen zentralen Kippunkt für den Mehrfunktionstaster definiert. Wird der Mehrfunktionstaster in einer der möglichen, durch die Rippen und Längsschlitze vorgegebenen Richtung gekippt, so drückt die diskusartige Scheibe auf eine ausgewählte domartige Erhebung, die bei ausreichendem Niederdrücken einen ausgewählten Schaltkontakt schließt.

Bei der Montage dieser Tastatur muß zuerst der Mehrfunktionstaster in die Tastenaufnahmeplatte eingesetzt werden, bevor diese in ihre endgültige Lage relativ zur Grundplatte gebracht werden kann. Dies ist relativ umständlich. Weiterhin ist diese Tastatur nur für eine spezielle Konfiguration mit vier Schaltkontakten ausgelegt und nur mit aufwendigen Werkzeugänderungen auf eine andere Tastenkonfiguration umzustellen.

Eine weitere Mehrfunktionstastatur ist aus der DE 36 22 275 Al bekannt. Ein Taster ist dort so in einem Gehäuse gelagert, daß er drei Schaltstellungen einnehmen kann, nämlich eine nach links und eine nach rechts gekippte, wodurch jeweils ein zugeordneter Schaltkontakt betätigt wird. Bei einer dritten Schaltstellung wird der Taster senkrecht nach unten gedrückt, so daß beide zugeordnete Kontakte betätigt werden, was als dritte Schaltstellung identifiziert wird.

Die EP 0 000 696 Bl zeigt eine andere Form von Mehrfunktionstastatur, bei der mehrere Tasten blockweise angeordnet sind. Durch gleichzeitiges Drücken unterschiedlicher Kombinationen von Tasten werden verschiedene Gruppen von Schaltern betätigt, wodurch die Schaltzustände unterschieden werden können.

Aus dem DE 91 12 713 Ul ist eine Tastatur mit Mehrfachfunktionstasten bekannt. Über einen Auswahlschalter, der vor Betätigen der entsprechenden Taste zu schalten ist, wird jeder Taste eine von mehreren Funktionen zugewiesen.

Die DE 37 03 546 zeigt einen Schiebeschalter mit einer Kontaktmatte, die als Wippe ausgebildet ist, wodurch zwei aktive Schaltstellungen auswählbar sind.

Die US 4,929,804 zeigt einen Wippschalter, dessen Taster um eine Achse kippbar ist und durch je einen Stößel einen von zwei Schaltkontakten betätigt. Jeder Stößel ist dort mit einem druckempfindlichen Widerstandsmaterial beschichtet, wodurch je nach aufgebrachtem Druck ein unterschiedlicher Übergangswiderstand erzeugt wird.

Generell ist es heute Trend bei Tastaturen, wie z.B. für Fernbediengeber von Fernsehern, Videorecordern, CD-Abspielgeräten, Taschenrechnern etc. bei immer kleiner werdendem beanspruchten Raum immer mehr Funktionen und damit Tasten unterzubringen. Bei einer zu hohen Dichte von Tasten wird es aber immer schwieriger, die richtige Taste auszuwählen und zu betätigen, da die Größe der menschlichen Hand bzw. der Finger der Miniaturisierung Grenzen setzt.

Die Neuerung geht daher von der Erkenntnis aus, daß eine Mindestgröße pro Taste als auch ein Mindestabstand benachbarter Tasten für eine komfortable und funktionssichere Bedienung erforderlich ist und macht sich die Erkenntnis zunutze, daß eine relativ großflächige Taste dadurch selektiv betätigt werden kann, daß sie in unterschiedliche Richtungen gekippt wird. Damit muß der Besitzer nicht mehr treffsicher genau eine räumlich begrenzte Fläche berühren; vielmehr genügt es, wenn er bei einer großflächigeren Taste etwas außerhalb der Mitte bzw. des Kippunktes in Richtung zum

4
ausgewählten Schaltkontakt hin versetzt die Taste betätigt.

Aufgabe der Neuerung ist es, die Tastatur der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie bei einfacher Montage ein hohes Maß an Flexibilität für unterschiedliche Tastenbelegung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird nach der Neuerung durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Neuerung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Mit der Neuerung erreicht man den Vorteil, daß die einzelnen Mehrfunktionstasten bei ansonsten fertig montierter Tastatur nachträglich von außen her eingerastet werden können, wobei die einzelnen Mehrfunktionstaster trotzdem sicher gehalten und geführt sind. Mit Anspruch 2 wird eine noch präzisere Führung der einzelnen Mehrfunktionstaster erreicht. Mit den Merkmalen des Anspruches 3 wird der Tastenhub begrenzt, so daß Beschädigungen der Kontakte durch übermäßige Druckausübung verhindert wird. Durch die im wesentlichen ebene Oberfläche wird für den Bediener eine großflächige Taste geschaffen, die leichter zu bedienen ist.

Mit den Merkmalen der Ansprüche 4 bis 6 wird eine universelle Tastatur geschaffen, die bei gleichem Aufbau - nur bestückt mit unterschiedlichen Mehrfunktionstastern - in weitem Umfange frei konfiguriert werden kann und so bestimmten Bedürfnissen angepaßt werden kann. Mit den Merkmalen des Anspruches 7 läßt sich jeder Mehrfunktionstaster eine unterschiedliche Anzahl von Funktionen zuordnen, so daß beispielsweise drei, vier, fünf, sechs ... usw. Funktionen pro Taste möglich sind.

Mit den Merkmalen des Anspruches 8 wird die Montage weiter erleichtert.

Im folgenden wird die Neuerung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematische Schnittansicht einer Tastatur

gemäß der Neuerung;
Fig. 2 eine geschnittene Ansicht der Unterseite eines

Mehrfunktionstasters;
Fig. 3 eine Draufsicht einer Tastenauf nahmeplatte für

mehrere, unterschiedliche Mehrfunktionstaster; Fig. 4 eine Draufsicht einer Tastatur mit verschiedenen Anordnungen verschiedener Mehrfunktionstaster;

und
Fig. 5 eine schematische Draufsicht verschiedener einzelner Mehrfunktionstaster.

Die Schnittdarstellung der Fig. 1 zeigt eine Grundplatte 1 aus elektrisch isolierendem Material, auf der Schaltkontaktpaare 2, 3 in üblicher Weise aufgebracht sind. Mit jedem dieser Schaltkontakte ist eine - nicht dargestellte elektrische Leiterbahn verbunden, die in bekannter Weise bis zum Rand der Grundplatte herausgeführt sind. Über der Grundplatte ist eine Schaltmatte 4 angeordnet, die jeweils im Bereich eines Schaltkontaktpaares eine domartige Erhebung 5 besitzt, die durch elastische Stege 6 federelastisch im Abstand zu den zugeordneten Schaltkontakten 2, 3 gehalten wird. Die den Schaltkontakten 2, 3 zugewandte Seite der domartigen Erhebungen 5 ist mit einem elektrisch leitfähigem Brückenkontakt 7 beschichtet. Wird die domartige Erhebung 5 soweit niedergedrückt, daß der Brückenkontakt 7 die Schaltkontakte 2 und 3 berührt, so ist der entsprechende elektrische Schalter geschlossen. Parallel zu der Grundplatte 1 und der Schaltmatte 4 ist eine Tastenaufnahmeplatte 8 angeordnet und in beliebiger Weise relativ zur Grundplatte festgehalten. Die Tastenaufnahmeplatte besitzt für jeden Mehrfunktionstaster 11 eine zentrale, geschlitzte Aufnahmebohrung 9 und gegenüberliegend zu jeder domartigen

6
Erhebung 5 eine Öffnung 10.

Von der der Schaltmatte 5 und der Grundplatte 1 abgewandten Seite der Tastenaufnahmeplatte 8, d.h. von der Außenseite der Tastatur her, ist ein Mehrfunktionstaster 11 eingesetzt, der mit einem zentralen Stößel 12 durch die Aufnahmebohrung 9 und mit Stößeln 14 durch die Öffnungen 10 hindruchgreift. Der zentrale Stößel 12 weist an seinem freien Ende einen Rastvorsprung 13 auf, der gegenüber dem Stößel radial verbreitert ist und hinter die Aufnahmebohrung 9 greift, wodurch der Mehrfunktionstaster 11 an der Tastenaufnahmeplatte 8 einrastet und gegenüber dieser gehalten ist. Die Spitze des Rastvorsprunges 13 berührt dabei die Oberseite der Schaltmatte 4 und bildet damit einen Kippunkt 19 für das Kippen des Mehrfunktionstasters 11. In dieser Lage liegen die Stößel 14 an der Oberseite der domartigen Erhebungen 5 auf, so daß der Mehrfunktionstaster 11 federelastisch von der Grundplatte 1 in Richtung zur Tastenaufnahmeplatte 8 gedrückt wird, bis der Rastvorsprung 13 gegen die Tastenaufnahmeplatte 8 zum Anschlag kommt.

Die Oberseite des Mehrfunktionstasters 11 ist im wesentlichen eben und weist an ihrer zur Tastenaufnahmeplatte 8 weisenden Unterseite einen vorstehenden Rand 15 auf, der bei Betätigung des Mehrfunktionstasters als Begrenzungsanschlag dient.

Fig. 2 zeigt eine parallel zur Ebene der Grundplatte 1 geschnittene Ansicht eines Mehrfunktionstasters 11, der vier Funktionen hat, also vier verschiedene Schaltkontaktpaare betätigen kann.

Der zentrale Stößel 12 weist vier radial vorstehende Rippen 16 auf, die in der Draufsicht die Form eines Kreuzes haben, wobei die Mittelachse der Stege 16 in Richtung einer Verbindungslinie 17 bzw. 18 von dem Kippunkt 19 zu den einzelnen Stößeln 14 und damit zu den jeweiligen Schaltkontaktpaaren ausgerichtet ist. Die Schlitze der

geschlitzten zentralen Aufnahmebohrung 9 der Tastenauf nahmeplatte 8 verlaufen in entsprechender Richtung, so daß sich eine definierte Führung für die vier verschiedenen Kipprichtungen ergibt. Selbstverständlich ist die Weite der Schlitze der zentralen Aufnahmebohrung

9 größer als die Breite der Stege 16, so daß die Kippbewegung unbehindert ist. Auch ist der Durchmesser der Öffnungen

10 größer als der Durchmesser der Stößel 14, um eine Schrägstellung der Stößel 14 beim Kippen des Mehrfunktionstasters 11 zu gestatten.

Im folgenden wird die Funktion der Tastatur gemäß den Fig. 1 und 2 beschrieben. Durch die Mittellinien 21 und 22 werden vier Quadranten definiert, von denen jeder einem auszuwählenden Schaltkontaktpaar zugeordnet ist. Drückt der Benutzer außermittig bezogen auf den Kippunkt 19 auf den Mehrfunktionstaster, so wird dieser im Bereich desjenigen Quadranten, auf den der Benutzer drückt, nach unten gekippt, so daß der zugeordnete Stößel 14 seinen zugeordneten Schaltkontakt betätigt. Aufgrund der Führung durch die Rippen 16 und die Stößel 14 in den Bohrungen bzw. Öffnungen 9 und 10 kann der Mehrfunktionstaster 11 auch nur in einer eindeutig definierten Richtung gekippt werden, so daß der ausgewählte Kontakt immer dann geschlossen wird, wenn der Benutzer nur irgendwo in dem zugeordneten Quadranten auf den Mehrfunktionstaster drückt.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer Tastenaufnahmeplatte 8, die beispielsweise für einen Fernbediengeber Verwendung findet. Insgesamt sind dort 48 verschiedene Funktionen auswählbar, wobei jeweils vier Schaltkontaktpaare zu einer Gruppe zusammengefaßt sind und jeweils zwei solcher Gruppen (zeilenweise) nebeneinander liegen und sechs Gruppen (spaltenweise) untereinander liegen, so daß sich insgesamt zwei mal sechs solcher Vierergruppen ergeben. Jede Vierergruppe besitzt eine zentrale, geschlitzte Aufnahmebohrung 9, vier Öffnungen 10 für den Durchtritt der

Stößel 14 sowie auf der Verbindungslinie zwischen jeweils zwei benachbarten Öffnungen 10 je eine weitere geschlitzte Aufnahmebohrung 20 für die Aufnahme eines zentralen Stößels eines Mehrfunktionstasters für zwei Funktionen. Derartige Mehrfunktionstaster für zwei Funktionen können horizontal oder vertikal angeordnet werden. Ein Beispiel für eine vertikale Anordnung ist mit dem Bezugszeichen 21 (in der dritten Reihe von oben) gezeigt. Ein Beispiel für eine horizontale Anordnung ist mit Bezugszeichen 22 in der fünften Reihe von oben gezeigt. Die Anordnung eines Zweifunktionstasters wird zweckmaßigerweise dann vorgesehen, wenn einander entsprechende Funktionen, wie z.B. laut/leise, hell/dunkel bei einer Fernsteuerung für Fernsehgeräte, betätigt werden sollen.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Öffnungen 10 für den Durchtritt der Stößel 14 als Langlöcher ausgebildet, deren Längsachse parallel zu einer Verbindungslinie vom zentralen Kippunkt zum jeweiligen Schaltkontakt angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wären die Langlöcher bei einem Vierfunktionstaster längs den Linien 17 und 18 ausgerichtet. Falls hierdurch die Möglichkeit einer universelleren Bestückung eingeschränkt wird (für. einen Zweifunktionstaster müßte das Langloch längs einer Verbindungslinie zwischen den beiden Kontakten ausgerichtet sein), genügt es, die Öffnungen 10 kreisrund auszugestalten und den Durchmesser so groß zu wählen, daß der zugeordnete Stößel 14 (Fig. 1 und 2) in allen möglichen Kipprichtungen ausreichend Bewegungsspielraum hat.

Da in manchen Fällen nicht alle 48 vorgesehenen Funktionen benötigt werden, ist es entweder möglich, einzelne Gruppen von Schaltkontakten durch Blindtasten abzudecken oder großflächigere Mehrfunktionstaster vorzusehen, die einige unter ihnen liegende Schaltkontakte unbenutzt lassen. Zu diesem Zwecke sind zusätzlich geschlitzte Aufnahmebohrungen 23, 24, 25 und 26 vorgesehen, die folgende Konfigurationen

erlauben:

Die im Berührungspunkt zwischen vier benachbarten Viererblöcken angeordnete geschlitzte Öffnung 23 dient der Aufnahme eines Mehrfunktionstasters für vier Funktionen, der jedoch 16 Schaltkontakte abdeckt und daher 12 Schaltkontakte unbenutzt läßt. Es ist aber auch möglich, dort einen Mehrfunktionstaster einzusetzen, der nur vier Schaltkontakte abdeckt, womit sich in diesem Bereich eine dreireihige Anordnung (von drei nebeneinander in drei Reihen angeordneten Funktionstastern) ergibt. In diesem Falle nimmt die Öffnung 23 einen Vierfunktionstaster (27) und die beiden in derselben Zeile liegenden Öffnungen 24 je einen Zweifunktionstaster (21) auf. Die geschlitzte Aufnahmeöffnung 24, die auf der Grenzlinie zwischen zwei benachbarten Viererblöcken liegt, dient zur Aufnahme eine Zweifunktionstasters, der in vertikaler Richtung vier in einer Spalte liegende Schaltkontakte abdeckt und mit dem zwei Funktionen auswählbar sind. In analoger Weise ist die geschlitzte Aufnahme 25 für einen horizontal angeordneten Zweifunktionstaster vorgesehen. Schließlich ist auf der Grenzlinie zwischen zwei benachbarten Viererblöcken und auf der Verbindungslinie zwischen den beiden zentralen Aufnahmeöffnungen dieser Viererblöcke eine weitere geschlitzte Aufnahmeöffnung 26 vorgesehen, die zur Aufnahme eines Mehrfunktionstasters für zwei Funktionen vorgesehen ist, der jedoch acht Schaltkontakte überdeckt.

Die gezeigte Anordnung stellt nur ein mögliches Beispiel dar, das beliebig variiert werden kann, um die Tastenaufnahmeplatte an die gewünschte Konfiguration anzupassen oder auch um eine möglichst universelle Tastenaufnahmeplatte zu schaffen, die für möglichst viele Konfigurationen ausgebildet ist.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration von Mehrfunktionstastern einer Tastatur. Dort sind drei Sorten

von Mehrfunktionstastern auf einer Tastenaufnahmeplatte angeordnet, nämlich Vierfunktionstaster 27, kleine Zweifunktionstaster (22 in horizontaler Anordnung und 21 in vertikaler Anordnung) sowie große Zweifunktionstaster (28 in horizontaler Anordnung und 29 in vertikaler Anordnung) . Durch die Kreise ist jeweils die Lage der Schaltkontakte angedeutet.

Wie schon erwähnt, können auch andere Konfigurationen zusammengestellt werdne. Auch können nicht benötigte Funktionen durch Blindtasten verschlossen werden, wobei dann bevorzugt an der Stelle der Öffnungen 10 ebenfalls Rastzapfen eingesetzt werden, wodurch die Blindtaste unbeweglich an der Tastenaufnahmeplatte 8 gehalten ist, um nicht eine schaltbare Taste vorzutäuschen.

Fig. 5 zeigt schematisch verschiedene Beispiele von Mehrfunktionstastern. Generell können die Schaltpunkte stets auf einem Polygonzug angeordnet sein, wie z.B. einem Dreieck, einem Viereck, einem Fünfeck, bis hinauf zu einem Kreis. Die Schaltkontakte können dabei entweder im Bereich der Ecken des Polygones oder im Bereich der Mitte der Seiten des Polygones angeordnet sein. Der Kippunkt liegt jeweils im Schwerpunkt des durch die Schaltkontakte gebildeten Polygones.

Grundsätzlich ist es auch möglich, die erwähnten Blindtasten als Funktionsmodule auszubilden, wie z.B. ein integriertes LCD-Display oder mit Schiebeschaltern, die als Ebenenumschalter dienen, zu bestücken.

Ein wichtiger Aspekt ist, daß die Tastenaufnahmeplatte mit einer Vielzahl von Aufnahmemöglichkeiten versehen ist, was ohne jegliche Werkzeugänderung eine Vielzahl von Tastaturvarianten ermöglicht. Es ist nur die Bestückung mit verschiedenen Tasten, Blindtasten oder Funktionsmodulen in der gewünschten Konfiguration erforderlich. Die Bestückung

erfolgt von oben. Da es nur wenige Elemente unterschiedlicher Geometrie gibt, ist eine automatische Bestückung mit relativ geringem Aufwand möglich. Das Einklipsen der Tasten und Blindtasten ergibt zusätzlich den Vorteil, daß beim weiteren Handling der Tastenaufnahmeplatte bzw. des Gehäuses ein Herausfallen der Elemente unmöglich ist. Die so bestückte Baugruppe kann unmittelbar nach der Bestückung zur Bedruckung weiterwandern. Eine geeignete Aufnahme auf dem Drucktisch kann die Tasten für den Druckvorgang in Planlage halten. Die Bedruckung von Tasten und Gehäuse kann somit vorteilhafter Weise in einem Arbeitsgang erfolgen.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die Tastatur nach der Neuerung nicht nur zum Betätigen von Schaltern mit Schaltmatte und domartigen Erhebungen (wie in Fig. 1 gezeigt) verwendet werden kann, sondern auch bei sonstigen Tastaturen, die beispielsweise mit metallischen Kontakten und Rückstellfedern arbeiten.

Claims (8)

Ansprüche

1. Tastatur mit Mehrfunktionstaster, der mit Rippen in einer mit Längschlitzen versehenen Aufnahmebohrung einer Tastenaufnahmeplatte geführt und kippbar um einen zentralen Kippunkt gehalten ist und je nach Kippstellung einen ausgewählten Schaltkontakt betätigt, dadurch gekennzeichnet,

daß der Mehrfunktionstaster (11) einen zentralen Stößel (12) aufweist, von dem die Rippen (16) radial abstehen, daß das freie Ende des zentralen Stößels (12) eine Rastverbreiterung (13) aufweist, die in die Aufnahmebohrung (9) einrastbar ist und
daß der Mehrfunktionstaster (11) pro zugeordnetem Schaltkontaktpaar (2, 3) einen Stößel (14) aufweist, der durch eine Öffnung (10) der Tastenaufnahmeplatte (8) hindurchragt.

2. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (10) für den Durchtritt der Stößel (14) ein Langloch ist, dessen Längsachse parallel zu einer Verbindungslinie vom zentralen Kippunkt (19) zum jeweiligen Schaltkontaktpaar (2, 3) ausgerichtet ist.

3. Tastatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfunktionstaster (11) eine ebene Oberfläche und einen in Richtung zur Tastenaufnahmeplatte (8) hin weisenden vorstehenden Rand (15) aufweist.

4. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastenaufnahmeplatte (8) in einem Rasterabstand mehrere geschlitzte Aufnahmebohrungen (9) und Öffnungen (10) für die den Schaltkontakten (2, 3) zugeordneten Stößel (14) aufweist.

5. Tastatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Raster jeweils vier in einem Quadrat angeordnete Öffnungen (10) für die den Schaltkontakten (2, 3) zugeordneten Stößel (14) vorgesehen sind, daß im Schnittpunkt der diese Öffnungen verbindenden Diagonalen eine zentrale geschlitzte Aufnahmebohrung (9) vorgesehen ist und daß jeweils auf der Verbindungslinie zwischen zwei benachbarten Öffnungen (10) eine weitere geschlitzte Aufnahmebohrung (20) vorgesehen ist.

6. Tastatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastenaufnahmeplatte (8) zwischen benachbarten Rastern weitere geschlitzte Aufnahmebohrungen (23, 24, 25, 26) aufweist.

7. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfunktionstaster in

Draufsicht ein Polygon ist und daß pro Ecke des Polygons ein Stößel (14) vorgesehen ist.

8. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastverbreiterung (13) in Richtung zu ihrem freien Ende (Kippunkt 19) konisch spitz zulaufend ausgebildet ist.