EP0758791B1 - Tastatur mit vereinfachter Schaltmatte samt Fixiervorrichtungen - Google Patents

Tastatur mit vereinfachter Schaltmatte samt Fixiervorrichtungen Download PDF

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EP0758791B1
EP0758791B1 EP96110921A EP96110921A EP0758791B1 EP 0758791 B1 EP0758791 B1 EP 0758791B1 EP 96110921 A EP96110921 A EP 96110921A EP 96110921 A EP96110921 A EP 96110921A EP 0758791 B1 EP0758791 B1 EP 0758791B1
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switching
housing
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mat
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Klaus-Dieter Lukosch
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ZF Electronics GmbH
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Cherry Mikroschalter GmbH
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • 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
    • H01H13/702—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 with contacts carried by or formed from layers in a multilayer structure, e.g. membrane switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H2215/008—Part of substrate or membrane
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2215/00—Tactile feedback
    • H01H2215/004—Collapsible dome or bubble
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    • H01H2229/024—Packing between substrate and membrane
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    • H01H2229/00—Manufacturing
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2229/00—Manufacturing
    • H01H2229/042—Snap coupling; Snap mounting

Definitions

  • the invention relates to a keyboard according to the preamble of claim 1.
  • Such a keyboard is e.g. B. from the subsequently published patent application P 44 42 073.0 is known and is used to provide a reduced weight Keyboard with increased bending and torsional rigidity.
  • the in this known keyboard for generating the switching characteristics and elastomers required to activate the contact points on the switching foils Switch mat is made of a relatively expensive silicone elastomer.
  • the object of the present invention is therefore to provide a structure for a keyboard to propose according to the preamble of claim 1, in which the the elastomer switch mat, manufacturing costs are significantly reduced is, it should be noted that neither the mechanical stability of the Arrangement still the reliability of the circuit functions among the solution measures may suffer.
  • a safety mat is shaped so that it is not immediately Areas under the key buttons for switching the switching process serving switching domes is provided with recesses, so that a network-like structure of interconnected with thin webs Wegdomen remains. Furthermore, to ensure a mechanical sufficiently stable structure and thus also to ensure the safe Switching functions over this safety mat a flat stabilization element attached, preferably in the form of a stable, thin film or plate, which has a corresponding opening at each position of a switching dome to enclose the relevant switching dome.
  • Fig. 1 shows a partial section through a keyboard 1 according to the invention with a in a recess of the lower housing part 4 form-fitting inserted metal plate 2, which to increase the bending and torsional rigidity and the Improvement of the electromagnetic shielding of the interior of the housing serves.
  • a multilayer switching foil set 3 rests on this metal plate.
  • individual buttons 7 are mounted vertically. These buttons are provided on their underside with plungers 13, which the top of one made of an elastomeric material Switch mat 5 on one piece integrated switch domes 10.
  • the safety mat 5 lies on the top of the top switching film.
  • FIG. 2 shows an enlargement of a section parallel to that in FIG. 1 shown view through the key buttons 7 extending partial section.
  • the switching foil set 3 which is known per se, is described only to the extent that as necessary for the immediate understanding of the present invention is.
  • the switching foil set 3 consists of two outer switching foils and one the so-called spacer film in between, which the two outer Keeps foils at a certain distance from each other and thus consistently electrically isolated from each other (due to the scale used, the individual layers of the film set 3 can neither be seen in FIGS. 1 and 2).
  • the spacer film In the area of the contact points at which the extensions 11 inside the Switch domes 10 when a corresponding button 7 is pressed press the upper switching film, the spacer film is provided with openings. When an extension 11 is pressed onto the upper switching film, it is opened this switching foil below the extension 11 electrical contact point through the opening in the spacer film to an underlying one electrical contact point pressed on the lower switching foil, see above that the electrical contact between the two switching foils at this point is closed.
  • FIG. 3 shows a top view of the keyboard 1 used in FIG. 1 Safety mat 5 with switching domes connected via webs 17 10. Due to this network-like structure, there is a continuous surface Switching mat in the area of the recesses 16 to a considerable extent material saved, and as desired the cost share of the safety mat 5 Significantly reduced the total cost of the keyboard.
  • the flat stabilizing element 15 has a large number of openings provided, each at the positions corresponding to the switching domes 10 are attached and the flange-shaped flank areas 10a of the corresponding embrace dome-shaped switching domes 10 so that the switching mat 5 by the stabilizing element 15 encompassing its switching domes 10 Moving or deforming in the lateral direction is protected.
  • the stabilizing element 15 Since very inexpensive materials are used for the stabilizing element 15 can be outweighed by the savings in material costs at the network-like switching mat 5 achieved a reduction in manufacturing costs far that which occurs through the use of the stabilizing element 15 Extra cost.
  • the use of such a stabilizing element is In addition, in manufacturing practice, it is also much cheaper than the one below technical-functional aspects as an alternative also conceivable gluing the network-like switching mat 5 on the switching film set underneath 3rd
  • the stabilizing element 15 can in turn by on the inside of the Housing upper part 4 downwardly projecting stiffening ribs 9 be fixed by which at least a part rests on the top of the stabilizing element 15, as can be seen in particular in FIG. 2.
  • a particularly high stabilization of the stabilizing element 15 and also the network-like switching mat 5 and the switching film set 3 can be achieve in that 6 pins 14 are provided on the top of the housing, the socket-shaped receiving elements integrated in the underside 4 of the housing 18 can be snapped in, in the flat stabilizing element 15, the network-like switching mat 5 and the switching film set 3 and Metal plate 2 in the region of the socket-shaped receiving elements 18 corresponding thereto Openings are attached.
  • the upper part of the housing is installed with lying on the top of the flat stabilizing element 15 coming stiffening ribs 9 placed so that the metal plate 2, the Switching film set 3, the network-like switching mat 5 and the flat stabilizing element 15 are also fixed in the horizontal direction.

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Tastatur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Tastatur ist z. B. aus der nachveröffentlichten Patentanmeldung P 44 42 073.0 bekannt und dient zur Bereitstellung einer gewichtsreduzierten Tastatur mit erhöhter Biege- und Verwindungssteifigkeit.
Die bei dieser bekannten Tastatur zur Erzeugung der Schaltcharakteristik und zur Aktivierung der Kontaktpunkte auf den Schaltfolien erforderliche elastomere Schaltmatte besteht aus einem relativ teuren Silikon-Elastomer. Durch die Verwendung einer die Gesamtfläche des Tastenfelds durchgängig abdeckenden, im Bereich unmittelbar unterhalb der Tastenknöpfe mit kuppelförmigen Schaltdomen zur Vermittlung der Schaltfunktion auf die darunterliegenden Schaltfolienkontaktpunkte versehenen, elastomeren Schaltmatte im Inneren dieser bekannten Tastatur ergibt sich somit ein auf diese durchgängige Schaltmatte entfallender relativ hoher Herstellungskostenanteil. Es ist zu beachten, daß Lösungen zum Senken dieses Herstellungskostenanteils möglichst nicht zu einer Verschlechterung der sonstigen Eigenschaften der Tastatur führen sollten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Aufbau für eine Tastatur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorzuschlagen, bei der der auf die elastomere Schaltmatte entfallende Herstellungskostenanteil deutlich reduziert ist, wobei zu beachten ist, daß weder die mechanische Stabilität der Anordnung noch die Zuverlässigkeit der Schaltungsfunktionen unter den Lösungsmaßnahmen leiden dürfen.
Bei der Auswahl von Lösungsmaßnahmen für die obengestellte Aufgabe ist zu beachten, daß eine Senkung des Herstellungskostenanteils der elastomeren Schaltmatte alleine durch Anbringung von Materialaussparungen in der Schaltmatte nicht ausreicht, da dies in der Regel zu einem insgesamt zu labilen, und mechanisch sowie bezüglich der Schaltfunktionen unzuverlässigen Aufbau der verbleibenden Restmatte führt.
Die oben gestellte Aufgabe wird deshalb erfindungsgemäß durch eine Tastatur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche 2 und 3 ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Tastatur.
Bei der erfindungsgemäßen Tastatur ist zur Einsparung von Schaltmattenmaterial vorgesehen, daß eine Schaltmatte so ausgeformt ist, daß sie in nicht unmittelbar unter den Tastenknöpfen liegenden Bereichen von zur Vermittlung des Schaltvorgangs dienenden Schaltdomen mit Aussparungen versehen ist, so daß ein netzartiger Aufbau von mit dünnen Stegen untereinander verbundenen Schaltdomen verbleibt. Weiterhin ist zur Gewährleistung eines mechanisch ausreichend stabilen Aufbaus und somit auch zur sicheren Gewährleistung der Schaltfunktionen über dieser Schaltmatte ein flächiges Stabilisierungelement angebracht, bevorzugterweise in Form einer stabilen, dünnen Folie oder Platte, welches an jeder Position eines Schaltdoms eine dazu korrespondierende Öffnung zum Umschließen des betreffenden Schaltdoms umfaßt.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und den Zeichnungen.
Es zeigen:
Fig. 1
einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Tastatur mit einer Schaltmatte, deren Schaltdome von Öffnungen in einem darüberliegenden flächigen Stabilisierungselement umgriffen sind;
Fig. 2
eine Ausschnittsvergrößerung eines in einer parallel zu der in Fig. 1 dargestellten Ansicht durch die Tastenknöpfe verlaufenden Teilschnitts; und
Fig. 3
eine Draufsicht auf die in der in Fig. 1 gezeigten Tastatur verwendete Schaltmatte mit netzartig verbundenen Schaltdomen.
Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Tastatur 1 mit einer in eine Aussparung des Gehäuseunterteils 4 formschlüssig eingelegten Metallplatte 2, welche zur Erhöhung der Biege- und Verwindungssteifigkeit sowie der Verbesserung der elektromagnetischen Abschirmung des Gehäuseinneren dient. Auf dieser Metallplatte liegt ein mehrlagiges Schaltfolienset 3 auf. Im Gehäuseoberteil 6 sind einzelne Tastenknöpfe 7 vertikal verschiebbar gelagert. Diese Tastenknöpfe sind an ihrer Unterseite mit Stößeln 13 versehen, die auf der Oberseite von in einer aus einem elastomeren Material bestehenden Schaltmatte 5 einstückig integrierten Schaltdomen 10 aufliegen. Die Schaltmatte 5 liegt auf der Oberseite der obersten Schaltfolie auf.
Fig. 2 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung eines in einer parallel zu der in Fig. 1 dargestellten Ansicht durch die Tastenknöpfe 7 verlaufenden Teilschnitts.
Das an sich bekannte Schaltfolienset 3 wird im weiteren nur so weit beschrieben, wie es für das unmittelbare Verständnis der vorliegenden Erfindung nötig ist. Das Schaltfolienset 3 besteht aus zwei äußeren Schaltfolien sowie einer sich dazwischen befindlichen sogenannten Spacerfolie, die die beiden äußeren Folien in einem bestimmten Abstand voneinander hält und somit durchgängig gegeneinander elektrisch isoliert (wegen des verwendeten Maßstabs sind die einzelnen Lagen des Foliensets 3 weder in Fig. 1 und 2 zu sehen).
Im Bereich der Anpreßpunkte, an denen die Fortsätze 11 im Inneren der Schaltdome 10 beim Betätigen eines korrespondierenden Tastenknopfes 7 auf die obere Schaltfolie drücken, ist die Spacerfolie mit Durchbrüchen versehen. Beim Anpressen eines Fortsatzes 11 auf die obere Schaltfolie wird der auf dieser Schaltfolie unterhalb des Fortsatzes 11 liegende elektrische Kontaktpunkt durch den Durchbruch in der Spacerfolie hindurch auf einen darunterliegenden elektrischen Kontaktpunkt auf der unteren Schaltfolie gedrückt, so daß der elektrische Kontakt zwischen den beiden Schaltfolien an diesem Punkt geschlossen wird. Beim Loslassen des Tastenknopfs 9 schieben die im elastomeren Material der Schaltmatte 5 wirkenden Rückstellkräfte den Schaltdom 10 und damit den Tastenknopf 7 in seine Ausgangslage zurück und die obere Schaltfolie sowie die untere Schaltfolie werden aufgrund der in ihnen und der Spacerfolie inhärent wirkenden Rückstellkräfte ebenfalls in ihre Ausgangslage zurückgestellt, in der sie durch die Spacerfolie getrennt sind, wodurch der elektrische Kontakt zwischen oberer und unterer Schaltfolie wiederum aufgehoben wird.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die in der in Fig. 1 gezeigten Tastatur 1 verwendete Schaltmatte 5 mit netzartig über Stege 17 verbundenen Schaltdomen 10. Durch diesen netzartigen Aufbau wird gegenüber einer flächig durchgängigen Schaltmatte im Bereich der Aussparungen 16 in erheblichem Umfang Material eingespart, und dadurch wie erwünscht der Kostenanteil der Schaltmatte 5 an den Gesamtkosten der Tastatur in erheblichem Umfang reduziert.
Der durch die Aussparungen 16 bedingte Verlust an mechanischer Stabilität in der Schaltmatte führt parallel damit einhergehend auch zu einem Verlust in der Zuverlässigkeit der Schaltfunktionen der Schaltmatte, da die nunmehr lediglich noch durch die dünnen Stege 17 miteinander verbundenen Schaltdome 10 kaum mehr gegen Verschiebungen relativ zueinander - und somit auch gegen ein seitliches Wegrutschen der Fortsätze 11 von den darunterliegenden Kontaktpunkten im Schaltfolienset 3 weg - stabilisiert sind. Diesem Problem wird bei der erfindungsgemäßen Tastatur dadurch begegnet, daß, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ein flächiges Stabilisierungselement 15, bevorzugterweise in Form einer stabilen, dünnen Folie oder Platte, über die Schaltmatte 5 gelegt ist.
Das flächige Stabilisierungselement 15 ist mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen, die jeweils an den den Schaltdomen 10 entsprechenden Positionen angebracht sind und die flanschförmigen Flankenbereiche 10a der korrespondierenden kuppelförmigen Schaltdome 10 umgreifen, so daß die Schaltmatte 5 durch das ihre Schaltdome 10 umgreifende Stabilisierungselement 15 gegen Verschieben oder Verformen in seitlicher Richtung geschützt ist.
Die mittels des Stabilisierungselements 15 derart fixierte Schaltmatte 5 garantiert nunmehr wieder trotz der durch die Aussparungen 16 bedingten fehlenden Eigenstabilität ein ausreichendes Maß an Zuverlässigkeit bei der Vermittlung von Schaltfunktionen zwischen den Fortsätzen 11 der durch die Stößel 13 der Tastenknöpfe 7 nach unten gedrückten Schaltdome 10 sowie dem darunter liegenden Schaltfolienset 3.
Da für das Stabilisierungselement 15 sehr preiswerte Materialien verwendet werden können, überwiegt die durch die Einsparung an Materialkosten bei der netzartig gestalteten Schaltmatte 5 erzielte Senkung der Herstellkosten bei weitem die durch die Verwendung des Stabilisierungselements 15 auftretenden Zusatzkosten. Die Verwendung eines derartigen Stabilisierungselements ist zudem in der Fertigungspraxis auch wesentlich preiswerter als das unter rein technisch-funktionellen Gesichtpunkten als Alternative auch denkbare Ankleben der netzartig gestalteten Schaltmatte 5 auf dem darunterliegenden Schaltfolienset 3.
Das Stabilisierungselement 15 kann seinerseits durch an der Innenseite des Gehäuseoberteils 4 nach unten ragende Versteifungsrippen 9 fixiert sein, von denen zumindest ein Teil auf der Oberseite des Stabilisierungselements 15 aufliegt, wie insbesondere in Fig. 2 zu sehen ist.
Eine weitere Erhöhung der Lagestabilisierung des Stabilisierungselements 15 und damit auch der netzartig gestalteten Schaltmatte 5 sowie des Schaltfoliensets 3 läßt sich dadurch erzielen, daß die Versteifungsrippen 9 in an der Gehäuseunterseite 4 angebrachte korrespondierende Rastelemente 12 einschnappbar sind, wie in Fig. 1 angedeutet ist.
Eine besonders hohe Stabilisierung des Stabilisierungselements 15 und auch der netzartig gestalteten Schaltmatte 5 sowie des Schaltfoliensets 3 läßt sich dadurch erzielen, daß an der Gehäuseoberseite 6 Zapfen 14 vorgesehen sind, die in in die Gehäuseunterseite 4 integrierte buchsenförmige Aufnahmeelemente 18 einschnappbar sind, wobei in dem flächigen Stabilisierungselement 15, der netzartig gestalteten Schaltmatte 5 sowie dem Schaltfolienset 3 und der Metallplatte 2 im Bereich der buchsenförmigen Aufnahmelemente 18 dazu korrespondierende Öffnungen angebracht sind. Dadurch können die Metallplatte 2, das Schaltfolienset 3, die netzartig gestaltete Schaltmatte 5 sowie das flächige Stabilisierungselement 15 bei der Montage mit ihren korrespondierenden Öffnungen über die in der Gehäuseunterseite 4 integrierten buchsenförmige Aufnahmeelemente 18 gestülpt werden, wodurch sie gegen seitliches Verrutschen stabilisiert sind. Anschließend wird bei der Montage das Gehäuseoberteil mit den auf der Oberseite des flächigen Stabilisierungselements 15 zum Liegen kommenden Versteifungsrippen 9 aufgesetzt, so daß die Metallplatte 2, das Schaltfolienset 3, die netzartig gestaltete Schaltmatte 5 sowie das flächige Stabilisierungselement 15 auch in horizontaler Richtung fixiert sind.
Insgesamt ergibt sich durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen somit ein kostengünstiger und dennoch in seinen mechanischen Eigenschaften sowie seinen Schaltfunktionen zuverlässiger Aufbau einer Tastatur.

Claims (3)

  1. Tastatur mit eingelegter Schaltmatte (5) und mehrlagigem Schaltfolienset (3), wobei zwischen Gehäuseunterteil (4) und der untersten der Schaltfolien im Schaltfolienset eine Metallplatte (2) formschlüssig in die Tastatur eingelegt und zwischen der Schaltmatte und dem Gehäuseunterteil eingeklemmt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schaltmatte (5) in nicht unmittelbar unter den Tastenknöpfen (7) liegenden Bereichen von zur Vermittlung des Schaltvorgangs dienenden Schaltdomen (10) mit Aussparungen (16) versehen ist, so daß ein netzartiger Aufbau von mit dünnen Stegen (17) untereinander verbundener Schaltdomen (10) verbleibt, und
    daß über die Schaltmatte (5) ein flächiges Stabilisierungselement (15), bevorzugterweise in Form einer stabilen, dünnen Folie oder Platte, gelegt ist, das an jeder Position eines Schaltdoms (10) eine dazu korrespondierende Öffnung zum Umschließen des betreffenden Schaltdoms (10) umfaßt.
  2. Tastatur nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,    daß zumindest ein Teil von am Gehäuseoberteil (6) angebrachten Versteifungsrippen (9) in am Gehäuseunterteil (4) angebrachte korrespondierende Rastelemente (12) eingreift und ein zweiter Teil auf der Oberseite des flächigen Stabilisierungselements (15) aufliegt.
  3. 3. Tastatur nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,    daß an der Gehäuseoberseite (6) Zapfen (14) vorgesehen sind, die in in die Gehäuseunterseite (4) integrierte buchsenförmige Aufnahmeelemente (18) einschnappbar sind, wobei in dem flächigen Stabilisierungselement (15), in der netzartig gestalteten Schaltmatte (5), in dem Schaltfolienset (3) und in der Metallplatte (2) im Bereich der buchsenförmigen Aufnahmelemente (18) dazu korrespondierende Öffnungen angebracht sind.
EP96110921A 1995-08-10 1996-07-05 Tastatur mit vereinfachter Schaltmatte samt Fixiervorrichtungen Expired - Lifetime EP0758791B1 (de)

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EP0758791A2 EP0758791A2 (de) 1997-02-19
EP0758791A3 EP0758791A3 (de) 1997-09-17
EP0758791B1 true EP0758791B1 (de) 2001-12-19

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EP (1) EP0758791B1 (de)
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