EP0401544A2 - Taste für eine Tastatur - Google Patents

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EP0401544A2
EP0401544A2 EP90108967A EP90108967A EP0401544A2 EP 0401544 A2 EP0401544 A2 EP 0401544A2 EP 90108967 A EP90108967 A EP 90108967A EP 90108967 A EP90108967 A EP 90108967A EP 0401544 A2 EP0401544 A2 EP 0401544A2
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EP
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key
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keyboard
key base
head
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Oskar Zumkeller
Paul Blaser
Hubert Ing. Grad. Bonath
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Digital Kienzle Computersysteme GmbH and Co KG
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Digital Kienzle Computersysteme GmbH and Co KG
Mannesmann Kienzle GmbH
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H3/60—Mechanical arrangements for preventing or damping vibration or shock
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2221/00—Actuators
    • H01H2221/062—Damping vibrations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2239/00—Miscellaneous
    • H01H2239/024—Miscellaneous with inductive switch

Definitions

  • the invention relates to a key for a keyboard with a key base that can be fastened to a printed circuit board of the keyboard, a key head that is guided in a spring manner in the key base, and stops that limit the key travel.
  • Keyboards in particular those which represent autonomous units, so to speak auxiliary components of data processing systems, are expected to be inexpensive, function without a doubt and with a high level of security, can be integrated into existing device configurations and are designed to be user-friendly.
  • a decisive factor in this connection is the level of the operating noise, which, which would be desirable, cannot be reduced by rationalization measures, but rather increases.
  • the reason for this is in particular the fact that the keys of such a keyboard open immediately are attached to a circuit board, which forms a resonance body in connection with the keyboard housing.
  • the keys are only formed in two parts, ie the bell-shaped key head, which strikes the key base when the key is depressed, has no damping effect, but rather represents a resonance body itself.
  • the object of the present invention was to find an effective sound attenuation for keyboards of the type mentioned, which is easy to implement in terms of production technology.
  • damping means are formed on at least one of the relatively movable key parts in such a way that they are associated with the actuating stop which is effective when the key head is depressed and protrude into the path of movement of the key head.
  • damping means are formed directly on one of the action elements (key head or key base) that are moved against each other when the key is pressed, and thus no additional components or assembly operations required are. It is also worth mentioning that the damping and stop means with an appropriate structural design perform an alignment function on the key head by intercepting the key head "over a large area” and offering a large stop surface and thus counteracting the wear of the guide means.
  • the keyboard 1 shown in FIG. 1, for example, is a so-called inductive keyboard, i. H. the signals are generated inductively when the buttons are pressed.
  • the keyboard 1 consists of a trough-shaped base part 2 and a front frame 3, which longitudinal and transverse webs - one is designated by 4 - are assigned, by means of which various keypads, depending on use, for example, a function keypad , a numeric and a letter keypad, can be delimited.
  • the base part 2 and the front frame 3 are connected to one another by a plurality of alignment and locking elements, of which a locking hook formed on the base part is designated by 5 in FIG.
  • the circuit board 6 is the carrier of the keys 9, the respective plate-shaped key base 10 being latched to the circuit board 6 by means of suitable latching hooks 11 formed on the key base 10.
  • the locking hooks 11 engage behind, as FIGURES 4 and 5 show, the printed circuit board 6.
  • a suitable anti-rotation device is provided.
  • a pin 12 (FIG. 4) formed on the key base 10 engages in an opening 13 in the printed circuit board 6.
  • FIGURE 2 shows a section of the circuit board 6 in which each key 9 is assigned three holes 13, 14 and 15. 16 with intersecting conductor tracks, which are attached to the circuit board 6 on both sides and which, together with the bore 14, form an induction coil.
  • a hole 17 formed in the key base 10 is, when the key base 10 is mounted on the printed circuit board 6, aligned with the bore 14 and serves for the passage of a ferrite core 19 fastened in the key top 18.
  • FIG. 3 further shows an opening 20, the geometric axis of which is also shown the axis of the pin 12 coincides.
  • the opening 20 serves as a guide for a finger 21 formed on the key head 18 and is provided together with the finger 21 as an anti-rotation device for the key head 18.
  • guide sleeve 22 With 22 a molded on the key base 10 guide sleeve is designated, 23 and 24 are 10 saved, resilient arms in the key base.
  • the recesses in the key base are labeled 25 and 26.
  • the guide sleeve 22 serves to guide the key head 18 by means of a shaft 27 formed on the key head 18 and to hold a compression spring 28 which serves to reset the key head 18 after a key has been pressed.
  • the stop position of the key head 18 when the key 9 is not actuated becomes what is not shown. but is also not essential to the invention, of at least one nose formed on the shaft 27, which interacts with a free countersink fitted in the guide sleeve 22, certainly.
  • the key head 18 is struck either by a collar 29 formed on the key head 18 cooperating with the guide sleeve 22 or by the corner regions of the deep-drawn walls of the key head 18 - one wall being designated 30 - on corner regions 31, 32, 33 formed on the key base 10 and 34 hit.
  • the keystroke is distributed over a larger area, and on the other hand, the ability of the key head 18 to vibrate is largely reduced.
  • the guidance of the key head 18 is relieved by aligning the key head 18 and canceling the play-related tilting moment, which in turn reduces wear.
  • the intended damping takes effect, i. H. the walls 30 of the key head 18 come into operative connection with the resilient arms 23 and 24 formed on the key base 10, during the deformation of which a part of the actuation energy is consumed over a stroke s before the final stop position is reached.
  • resilient arms for example rotationally symmetrical, can be formed on all four sides of the key base.
  • FIGURES 7 and 8 Another variant of the key base 10 is shown in FIGURES 7 and 8, with resilient arms 36, 37, 38 and 39 being formed on two sides of a key base 35 in pairs by injection molding.
  • the arms 36, 37, 38 and 39 are formed such that they each with their free, resilient end are directed against raised edge regions 40 and 41 of the key base 35.
  • a "large-area” interception of the key head 18 is achieved and it is avoided that the key head strikes the end stop at a point. This measure further reduces the noise when the keys are struck.

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Abstract

Es wird eine Taste für eine Tastatur vorgesehen, die einerseits möglichst kostengünstig in Großserie hergestellt und maschinell montiert werden kann, andererseits ein Höchstmaß an Anschlagdämpfung aufweist. Bei der aus einem Tastensockel (10), einem Tastenkopf (18) und einer Rückstellfeder (28) bestehenden Tastenmechanik ist vorgesehen, am Tastensockel (10) gießtechnisch federnde Arme (23, 24) anzuformen, und zwar derart, daß sie in den Bewegungsweg des Tastenkopfes (18) hineinragen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Taste für eine Tastatur mit einem auf einer Leiterplatte der Tastatur befestigbaren Tastensockel, einem in dem Tastensockel federnd geführten Tastenkopf und den Tastenhub begrenzenden Anschlägen.
  • Von Tastaturen, insbesondere solchen, die autonome Aggregate, sozusagen Hilfskomponenten von Datenverarbeitungsanlagen darstellen, wird erwartet, daß sie preisgünstig sind, zweifelsfrei und mit hoher Sicherheit funktionieren, sich in vorhandene Gerätekonfigurationen integrieren lassen und benutzerfreundlich gestaltet sind. Die genannten Bedingungen und die Tatsache, daß von derartigen Tastaturen große Stückzahlen benötigt werden, zwingt einerseits zur Standardisierung, andererseits zur Schaffung von Voraussetzungen für die Großserienfertigung mit formtechnisch einfachen Bauteilen, möglichst wenig Montagearbeitsgängen und maschineller Montierbarkeit.
  • Bei dieser konsequent in Richtung Kostenminimierung orientierten Fertigung mit Verringerung der Bauteileanzahl und mit großseriengerechten Toleranzen besteht die Gefahr der Beeinträchtigung von Stabilität und Funktionssicherheit, insbesondere wenn es sich um maßlich relativ große und spritzgußtechnisch hergestellte Teile handelt. Jedenfalls werden die zumutbaren Grenzen von Stabilität und Funktionssicherheit weitgehend ausgeschöpft, die Benutzerfreundlichkeit und ein ausreichender Qualitätseindruck dürfen dadurch nicht beeinträchtigt werden.
  • Eine entscheidende Größe in diesem Zusammenhang ist der Pegel des Betätigungsgeräusches, der, was wünschenswert wäre, durch Rationalisierungsmaßnahmen nicht reduziert werden kann, sondern eher ansteigt. Ursache hierfür ist insbesondere die Tatsache, daß die Tasten einer solchen Tastatur unmittelbar auf einer Leiterplatte befestigt sind, welche in Verbindung mit dem Tastaturengehäuse einen Resonanzkörper bildet. Außerdem sind die Tasten lediglich zweiteilig ausgebildet, d. h. der glockenförmige Tastenkopf, der beim Niederdrücken der Taste am Tastensockel anschlägt, hat keinerlei Dämpfungswirkung, sondern stellt selbst einen Resonanzkörper dar.
  • Die klassischen Schalldämpfungsmaßnahmen, die Verwendung von Dämmatten und von Tastenanschlägen aus elastischem Material sind maschinell praktisch nicht montierbar, erfordern, abgesehen vom Herstellungsaufwand, zusätzliche Montageschritte und sind somit nicht mit der angestrebten, weitgehenden Fertigungsvereinfachung vereinbar.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, für Tastaturen der genannten Art eine wirksame Schalldämpfung zu finden, die fertigungstechnisch leicht realisierbar ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß an wenigstens einem der relativ zueinander bewegbaren Tastenteile Dämpfungsmittel derart angeformt sind, daß sie dem beim Niederdrücken des Tastenkopfes wirksamen Betätigungsanschlag zugeordnet sind und in den Bewegungsweg des Tastenkopfes hineinragen.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben die Unteransprüche.
  • Der besondere Vorzug der gefundenen Lösung ist, abgesehen von der überraschenden Wirkung im Hinblick auf die Geräuschentwicklung, darin zu sehen, daß die Dämpfungsmittel unmittelbar an einem der bei der Tastenbetätigung gegeneinander bewegten Tatenelemente (Tastenkopf oder Tastensockel) ausgebildet sind und somit keine zusätzlichen Bauteile oder Montagearbeitsgänge erforderlich sind. Erwähnenswert ist ferner, daß die Dämpfungs- und Anschlagmittel bei entsprechender konstruktiver Gestaltung auf den Tastenkopf eine Ausrichtfunktion ausüben, indem sie den Tastenkopf "großflächig" abfangen und eine große Anschlagfläche bieten und somit dem Verschleiß der Führungsmittel entgegenwirken.
  • Im folgenden sei die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • FIGUR 1 ein Schnittbild einer Tastatur
    • FIGUR 2 einen Ausschnitt einer auf einer Leiterplatte montierten Tastengruppe in Draufsicht,
    • FIGUR 3 eine vergrößerte Draufsicht eines Tastensockels gemäß FIGUR 2,
    • FIGUR 4 eine vergrößerte Seitenansicht einer auf einer Leiterplatte montierten Taste in nichtbetätigter Stellung in Pfeilrichtung in FIGUR 2,
    • FIGUR 5 eine Zwischenstellung des Tastenkopfes während der Betätigung,
    • FIGUR 6 die Anschlagstellung des Tastenkopfes während der Betätigung der Taste gemäß FIGUR 4,
    • FIGUR 7 eine Draufsicht einer Variante des Tastensockels,
    • FIGUR 8 eine Seitenansicht des Tastensockels gemäß FIGUR 7.
  • Bei der in Figur 1 beispielsweise dargestellten Tastatur 1 handelt es sich um eine sog. Induktivtastatur, d. h. die Erzeugung der Signale erfolgt bei Tastenbetätigung auf induktivem Wege. Aus dem Schnittbild FIGUR 1 ist ersichtlich, daß die Tastatur 1 aus einem wannenförmig ausgebildeten Bodenteil 2 und einem Frontrahmen 3 besteht, welchem Längs- und Querstege - einer ist mit 4 bezeichnet - zugeordnet sind, mittels denen verchiedene Tastenfelder, je nach Verwendung beispielsweise ein Funktionstastenfeld, ein Ziffern- und ein Buchstabentastenfeld, abgrenzbar sind.
  • Das Bodenteil 2 und der Frontrahmen 3 sind bei dem gewählten Ausführungsbeispiel einer Tastatur 1 miteinander durch mehrere Ausricht- und Rastelemente verbunden, von denen in FIGUR 1 ein am Bodenteil ausgebildeter Rasthaken mit 5 bezeichnet ist. Eine Leiterplatte 6, welche auf im Bodenteil 2 ausgebildeten Rippen 7 aufliegt, wird, wenn das Bodenteil 2 und der Frontrahmen 3 miteinander durch Verrasten verbunden werden, zwischen Wandpartien 8 des Frontrahmens 3 und den Rippen 7 festgehalten, d. h. die Leiterplatte 6 ist temperaturdehnungsfähig befestigt und kann mit relativ groben Toleranzen gefertigt werden. Die Leiterplatte 6 ist, wie ersichtlich, Träger der Tasten 9, wobei der jeweilige plattenförmige Tastensockel 10 mit der Leiterplatte 6 mittels am Tastensockel 10 ausgebildeter, geeigneter Rasthaken 11 verrastet ist. D. h. die Rasthaken 11 hintergreifen, wie die FIGUREN 4 und 5 zeigen, die Leiterplatte 6. Außerdem ist eine geeignete Verdrehsicherung vorgesehen. Hierzu greift ein am Tastensockel 10 angeformter Zapfen 12 (FIGUR 4) in eine Öffnung 13 in der Leiterplatte 6 ein.
  • Die FIGUR 2 zeigt einen Ausschnitt der Leiterplatte 6, in welcher jeder Taste 9 drei Bohrungen 13, 14 und 15 zugeordnet sind. Mit 16 sind sich kreuzende, beidseitig an der Leiterplatte 6 angebrachte Leiterbahnen bezeichnet, die zusammen mit der Bohrung 14 eine Induktionsspule bilden. Eine im Tastensockel 10 ausgebildete Bohrung 17 ist, wenn der Tastensockel 10 auf der Leiterplatte 6 montiert ist, fluchtend zur Bohrung 14 angeordnet und dient dem Durchtritt eines im Tastenkopf 18 befestigten Ferritkerns 19. Die FIGUR 3 zeigt ferner eine Öffnung 20, deren geometrische Achse mit der Achse des Zapfens 12 zusammenfällt. Die Öffnung 20 dient als Führung für einen am Tastenkopf 18 ausgebildeten Finger 21 und ist zusammen mit dem Finger 21 als Verdrehsicherung für den Tastenkopf 18 vorgesehen. Mit 22 ist eine am Tastensockel 10 angeformte Führungshülse bezeichnet, 23 und 24 sind im Tastensockel 10 freigesparte, federnde Arme. Die Freisparungen im Tastensockel sind mit 25 und 26 bezeichnet. Die Führungshülse 22 dient der Führung des Tastenkopfes 18 mittels eines am Tastenkopf 18 angeformten Schaftes 27 sowie der Halterung einer der Rückstellung des Tastenkopfes 18 nach einer Tastenbetätigung dienenden Druckfeder 28. Die Anschlagposition des Tastenkopfes 18 im nichtbetätigten Zustand der Taste 9 wird, was nicht dargestellt, aber auch nicht erfindungswesentlich ist, von wenigstens einer am Schaft 27 angeformten Nase, die mit einer in der Führungshülse 22 angebrachten Freisenkung zusammenwirkt, bestimmt. Der Anschlag des Tastenkopfes 18 erfolgt entweder indem ein am Tastenkopf 18 ausgebildeter Bund 29 mit der Führungshülse 22 zusammenwirkt oder indem die Eckbereiche der tiefgezogenen Wände des Tastenkopfes 18 - eine Wand ist mit 30 bezeichnet - auf am Tastensockel 10 erhaben ausgebildete Eckbereiche 31, 32, 33 und 34 auftreffen. Im letzteren Falle wird einerseits der Tastendruck auf eine größere Fläche verteilt, andererseits die Schwingungsfähigkeit des Tastenkopfes 18 weitgehend verringert. Hinzu kommt eine Entlastung der Führung des Tastenkopfes 18 durch Ausrichten des Tastenkopfes 18 und Aufheben des spielbedingten Kippmomentes, was wiederum eine Verschleißreduzierung zur Folge hat.
  • Kurz vor dem Aufschlagen des Tastenkopfes 18 wird jedoch die vorgesehene Dämpfung wirksam, d. h. die Wände 30 des Tastenkopfes 18 kommen in Wirkverbindung mit den am Tastensockel 10 angeformten, federnden Armen 23 und 24, bei deren Verformung über einen Hub s ein Teil der Betätigungsenergie verbraucht wird, und zwar bevor die endgültige Anschlagposition erreicht ist.
  • Es ist selbstverständlich denkbar, federnde Arme ausschließlich oder zusätzlich am Tastenkopf 18 auszubilden, außerdem die Federungseigenschaften durch die Wahl der Länge der federnden Arme festzulegen. Je nach den Platzverhältnissen an dem Tastensockel 10, d. h. je nachdem, wie die Öffnungen 17 und 20 und die Führungshülse 22 vorgesehen sind oder auch welcher Art die betreffende Tastatur ist, können an allen vier Seiten des Tastensockels 10 federnde Arme, beispielsweise rotationssymmetrisch, ausgebildet werden. Eine derartige Lösung hat den Vorteil, daß bereits beim Wirksamwerden der Dämpfungsfedern ein Ausrichten des Tastenkopfes 18 erfolgt.
  • Eine andere Variante des Tastensockels 10 zeigen die FIGUREN 7 und 8, wobei an zwei Seiten eines Tastensockels 35 paarweise gegenüberliegende, federnde Arme 36, 37, 38 und 39 spritzgußtechnisch ausgebildet sind. Dabei sind die Arme 36, 37, 38 und 39 derart angeformt, daß sie jeweils mit ihrem freien, federungsfähigen Ende gegen erhaben ausgebildete Randbereiche 40 und 41 des Tastensockels 35 gerichtet sind. Dadurch wird außer einem "großflächigen" Endanschlag auch ein "großflächiges" Abfangen des Tastenkopfes 18 erzielt und vermieden, daß der Tastenkopf punktförmig auf dem Endanschlag auftrifft. Die Geräuschbildung beim Anschlagen der Tasten wird durch diese Maßnahme weiter verringert.
  • Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß die am Tastensockel 10 mit 11, 17, 20 und 22 bezeichneten Ausbildungen bei der Variante des Tastensockels 35 mit 42, 43, 44 und 45 bezeichnet sind.

Claims (6)

1. Taste für eine Tastatur mit einem auf einer Leiterplatte der Tastatur befestigbaren Tastensockel, einem in dem Tastensockel federnd geführten Tastenkopf und den Tastenhub begrenzenden Anschlägen,
dadurch gekennzeichnet,
daß an wenigstens einem der relativ zueinander bewegbaren Tastenteile (10, 18) Dämpfungsmittel (23, 24) derart angeformt sind, daß sie dem beim Niederdrücken des Tastenkopfes (18) wirksamen Betätigungsanschlag zugeordnet sind und in den Bewegungsweg des Tastenkopfes (18) hineinragen.
2. Taste nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Tastensockel (10) wenigstens ein federnder Arm angeformt ist.
3. Taste nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere, federnde Arme an tiefgezogenen Wänden (30) des Tastenkopfes (18) ausgebildet sind.
4. Taste nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Tastensockel (10) wenigstens zwei federnde Arme (23, 24) parallel zueinander derart ausgebildet sind, daß sie teilweise jeweils eine Stirnwand des Tastensockels (10) bilden und
daß der nichtfedernde Randbereich des Tastensockels (10) dem Tastenkopf (18) als Betätigungsanschlag dient.
5. Taste nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß an jeder Stirnseite des Tastensockels (10) rotationssymmetrisch ein federnder Arm freigespart ist.
6. Taste nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß parallel gegenüberliegend jeweils zwei voneinander wegweisende, federnde Arme (36, 37, 38, 39) am Tastensockel (35) ausgebildet sind.
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EP0401544A3 EP0401544A3 (de) 1992-02-12
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