EP1006541A1

EP1006541A1 - Unitary keyboard

Info

Publication number: EP1006541A1
Application number: EP99123652A
Authority: EP
Inventors: Walter Morlok
Original assignee: DeTeWe Deutsche Telephonwerke AG and Co KG; Deutsche Telephonwerke und Kabelindustrie AG
Current assignee: DeTeWe Deutsche Telephonwerke AG and Co KG; Deutsche Telephonwerke und Kabelindustrie AG
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2000-06-07
Also published as: DE29821579U1; WO2000033340A1

Abstract

The keyboard has a circuit board (64) within a molded housing (84). Contact pads are formed as a matrix over the surface of the board and these are bridged by contact pads on the manually operated keys (55). The keys are formed on an elastomer membrane (12) with a flexible section (50) around the key.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tastatur zum Verbinden und Trennen elektrischer Leitungen auf einer Leiterplatte, mit mindestens einer Taste umfassend ein Betätigungselement, ein den Leitungen zugewandtes Kontaktelement und ein sich auf der Leiterplatte abstützendes Spannelement, das die Taste in eine kontaktlose Stellung vorspannt.The invention relates to a keyboard for connecting and disconnecting electrical lines on a printed circuit board, with at least one button comprising an actuating element, a contact element facing the lines and one on the circuit board supporting clamping element, which the button in a contactless Prestressed position.

Derartige Tastaturen werden in großer Stückzahl hergestellt, beispielsweise zur Verwendung in Telefonen. Bei der Herstellung der Tastatur werden für jede Taste ein Betätigungselement, ein Kontaktelement und ein Spannelement zusammengefügt, etwa durch Kleben oder Stecken. Ein solcher Herstellungsprozeß erfordert zunächst die Beschaffung und Lagerung verschiedener Einzelteile und verlangt beim Zusammenbau der Tastatur viele einzelne Arbeitsschritte.Such keyboards are manufactured in large numbers, for example Use in phones. When making the keyboard are for each key an actuating element, a contact element and a tensioning element are put together, for example by gluing or sticking. Such a manufacturing process requires First the procurement and storage of various individual parts and requests when assembling the keyboard many individual steps.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Tastatur anzugeben, die besonders einfach herstellbar ist.It is an object of the invention to provide a keyboard that is particularly simple can be produced.

Diese Aufgabe wird für eine Tastatur der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Betätigungselement mit dem Spannelement einstückig und aus elastischem Material gefertigt ist. This problem is solved for a keyboard of the type mentioned at the outset by that the actuator with the clamping element in one piece and made of elastic Material is made.

Da bei der erfindungsgemäßen Tastatur das Betätigungselement mit dem Spannelement einstückig ausgebildet ist, entfällt bei der Herstellung der Tastatur die Notwendigkeit, zunächst unterschiedliche Teile für das Betätigungselement und das Spannelement zu beschaffen und diese anschließend zusammenzufügen. Dadurch werden bei der Herstellung sowohl Lagerfläche als auch zahlreiche Arbeitsschritte eingespart.Since in the keyboard according to the invention the actuator with the Clamping element is formed in one piece, is omitted in the manufacture of the keyboard the need to first have different parts for the actuator and procure the tensioning element and then assemble it. As a result, both storage space and numerous are produced Steps saved.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet das Betätigungselement einen Tastenkörper mit zwei Grundflächen und einer Mantelfläche, die zur Leiterplatte hin vom Spannelement in Form einer Glockenschale umgeben wird. Die Glockenschale erstreckt sich über den Tastenkörper hinaus und hat ein annähernd ringförmiges Fußstück, das entweder ganz auf der Leiterplatte oder teils auf der Leiterplatte, teils auf mindestens einer der Leiterplatte benachbarten Fläche aufliegt. Ein derart geformtes, einstückiges Betätigungs- und Spannelement ist sehr leicht herstellbar, etwa durch ein Formgußverfahren.In a preferred embodiment, the actuating element forms a key body with two base areas and a lateral surface facing the circuit board is surrounded by the clamping element in the form of a bell shell. The bell bowl extends beyond the key body and has an approximately annular shape Foot piece, either entirely on the circuit board or partly on the circuit board, partly rests on at least one surface adjacent to the circuit board. Such a one-piece actuating and tensioning element is very light producible, for example by a molding process.

Die Glockenform des Spannelements hat den zusätzlichen Vorteil, daß die Taste leicht betätigt werden kann. Bei Betätigung der Taste überträgt der Tastenkörper die Betätigungskraft auf das Spannelement, das aufgrund seiner Glockenform leicht verformbar ist. Daraus folgt als weiterer Vorteil, daß das Spannelement bei der Betätigung der Taste nur sehr gering belastet wird. Dadurch kann die Taste besonders oft betätigt werden, bevor das elastische Material des Spannelementes ermüdet. Die Lebensdauer einer solchen Tastatur ist also besonders hoch.The bell shape of the tensioning element has the additional advantage that the button can be easily operated. When the button is pressed, the button body transmits the actuating force on the clamping element, due to its bell shape is easily deformable. It follows as a further advantage that the clamping element at the button is pressed only very little. This allows the button are actuated particularly often before the elastic material of the tensioning element tired. The lifespan of such a keyboard is particularly long.

Durch eine Stützfläche am Fußstück des Spannelements, die auf der Leiterplatte und/oder der benachbarten Fläche aufliegt, wird die Auflagefläche des Spannelements erhöht. Man verhindert so, daß die Taste bei Betätigung verrutscht.Through a support surface on the base of the clamping element, which is on the circuit board and / or the adjacent surface rests, the support surface of the clamping element elevated. This prevents the button from slipping when pressed.

Indem zwei aneinandergrenzende Abschnitte der Stützfläche einen Winkel bilden, kann die Stützfläche eine Kante am Rand der Leiterplatte umgreifen. Auf diese Weise ist es möglich, Tasten auch am Rand der Leiterplatte anzuordnen und so deren gesamte Fläche für die Schaltung auszunutzen.By forming two adjacent sections of the support surface at an angle, the support surface can grip around an edge on the edge of the circuit board. To this It is possible to arrange buttons on the edge of the circuit board and so on use their entire area for the circuit.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Kontaktelement an einer Grundfläche des Tastenkörpers angeordnet, die der Leiterplatte zugewandt ist und etwa parallel zu dieser steht, aber schräg zur Mantelfläche des Tastenkörpers. Eine so ausgebildete Taste wird beim Betätigen in eine schräg zur Leiterplatte stehende Richtung gedrückt und kann daher insbesondere auch in eine Kante oder Rundung eines die Leiterplatte umgebenden Gehäuses eingebettet werden. Tasten an einer Gehäusekante sind für die Betätigung besonders leicht erreichbar, wenn die Tastatur an einem Gerät angeordnet ist, das für den Gebrauch in nur eine Hand genommen werden muß, wie beispielsweise an einem Mobilteil eines schnurlosen Telefons oder einer Fernbedienungseinrichtung für elektrische Geräte. Der Daumen der Hand erreicht Tasten, die an einem seiner Innenseite zugewandten Gehäuseabschnitt angeordnet sind, mit geringfügiger Bewegung aus einer entspannten Grundhaltung heraus. Die Anordnung von Tasten einer Tastatur an einer Gehäusekante hat auch den Vorteil, daß das Gehäuse kleiner und variabler gestaltet werden kann. Es ist nicht erforderlich, eine sich parallel zur Leiterplatte erstreckende Gehäusefläche vorzusehen.In a further preferred embodiment, the contact element is on one Base surface of the key body arranged, which faces the circuit board and is approximately parallel to this, but obliquely to the outer surface of the key body. A button designed in this way is pressed at an angle to the circuit board standing direction pressed and can therefore in particular in one Edge or curve of a housing surrounding the printed circuit board is embedded become. Keys on one edge of the housing are particularly easy to operate accessible if the keyboard is placed on a device that is for use must be taken in only one hand, such as on one Handset of a cordless telephone or a remote control device for electronical devices. The thumb of the hand reaches buttons on one of his Inside facing housing section are arranged with minor Movement from a relaxed attitude. The arrangement of buttons A keyboard on one edge of the case also has the advantage that the case can be made smaller and more variable. It is not necessary to have one yourself provide housing surface extending parallel to the circuit board.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform trägt die der Leiterplatte zugewandte Grundfläche des Tastenkörpers eine Graphitschicht als Kontaktelement. Die Graphitschicht kann besonders dünn und daher materialsparend aufgetragen werden.In a further preferred embodiment, the one facing the printed circuit board carries Base of the key body a graphite layer as a contact element. The graphite layer can be applied particularly thin and therefore saves material become.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel hat die Tastatur mindestens zwei Tasten, deren Stützflächen eine zusammenhängende, elastische Matte bilden. Auf diese Weise kann die gesamte Tastatur in einem Stück hergestellt und als solches einfach und schnell in ein Gerät eingebaut werden.In another embodiment, the keyboard has at least two keys, whose support surfaces form a coherent, elastic mat. To this Wise, the entire keyboard can be made in one piece and as such simple and can be quickly installed in a device.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung deutlich. Darin zeigt

Figur 1: ein Gittermodell einer erfindungsgemäßen Tastatur und
Figur 2: eine Querschnittsansicht eines Teils der Tastatur entlang der Linie II-II in Figur 1. Die Tastatur ist in dieser Darstellung in einem Gehäuse angeordnet.

Further features and advantages of the invention will become apparent in the description of a preferred embodiment with reference to the drawing. In it shows

Figure 1: a grid model of a keyboard according to the invention and
Figure 2: a cross-sectional view of part of the keyboard along the line II-II in Figure 1. The keyboard is arranged in a housing in this illustration.

In Figur 1 ist ein Gittermodell einer erfindungsgemäßen Tastatur 10 dargestellt, die zur Verwendung in einem Telefon (nicht dargestellt) vorgesehen ist. Die Tastatur 10 wird mit Hilfe eines Gußverfahrens aus Silikon einstückig gefertigt und hat eine rechteckige Tastenmatte 12, in der Tasten in neun Zeilen und vier Spalten angeordnet sind. Die Zeilen sind mit den Bezugszeichen 14 bis 28, die Spalten mit den Bezugszeichen 30 bis 36 gekennzeichnet. An zwei gegenüberliegenden Seiten der Tastenmatte 12 ist je eine Lasche 38 bzw. 40 ausgebildet. Die Laschen 38 und 40 dienen der Befestigung der Tastatur 10 innerhalb eines in dieser Figur nicht dargestellten Gehäuses. Die Lasche 40 hat zusätzlich eine kreisförmige Öffnung zur Aufnahme eines Mikrofons. Zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften ist die kreisförmige Öffnung von einem erhabenen Kreisring umschlossen, der die Strecke zwischen Mikrophon und Gehäuse luftdicht abdichtet. Zur Befestigung der Tastatur innerhalb des Gehäuses dienen auch ein erster Zapfen 42, der zwischen den Zeilen 14 und 16 in der Spalte 34 an der Unterseite der Tastenmatte 12 ausgebildet ist und senkrecht von ihr absteht, und ein zweiter Zapfen 44, der in Spalte 30 zwischen den Zeilen 16 und 18 angeordnet ist und sich parallel zum ersten Zapfen 42 erstreckt.1 shows a grid model of a keyboard 10 according to the invention, which is intended for use in a telephone (not shown). The keyboard 10 is made in one piece from a silicone molding process and has a rectangular key mat 12, in which keys in nine rows and four columns are arranged. The rows are numbered 14 through 28, the columns marked with the reference numerals 30 to 36. On two opposite A tab 38 or 40 is formed on each side of the key mat 12. The tabs 38 and 40 are used to fasten the keyboard 10 within one Figure housing not shown. The tab 40 also has a circular shape Opening for receiving a microphone. To improve acoustic Characteristics is the circular opening of a raised circular ring enclosed, the air between the microphone and housing airtight seals. To attach the keyboard inside the case also serve a first pin 42 which between the lines 14 and 16 in the column 34 on the Underside of the key mat 12 is formed and protrudes perpendicularly from it, and a second pin 44, which is in column 30 between lines 16 and 18 is arranged and extends parallel to the first pin 42.

Die Tastenkörper haben unterschiedliche Formen. Beispielsweise sind sie in den Zeilen 14 bis 20 nach außen hin im wesentlichen quaderförmig, während sie in den Zeilen 22 und 24 der Spalte 30 äußere Mantelflächen mit ovalem Querschnitt haben. Alle genannten Tasten haben parallel zur Tastenmatte 12 verlaufende Grundflächen, und Mantelflächen, die in eine zur Tastenmatte 12 senkrechte Richtung weisen.The key bodies have different shapes. For example, they are in the Lines 14 to 20 are essentially cuboid towards the outside, while in lines 22 and 24 of column 30 outer lateral surfaces with an oval cross section to have. All keys mentioned have 12 parallel to the key mat Base areas and lateral surfaces, which are perpendicular to the key mat 12 Show direction.

In der Spalte 36 der Tastatur sind zwei annähernd zylinderförmige Tasten 46 und 48 ausgebildet. Im Unterschied zu den oben beschriebenen Tasten haben sie Mantelflächen, die schräg zur Tastenmatte 12 stehen.In the column 36 of the keyboard are two approximately cylindrical keys 46 and 48 trained. Unlike the buttons described above, they have Shell surfaces that are at an angle to the key mat 12.

Die Spannelemente 50 der beiden Tasten 46 und 48 haben die Form einer Glockenschale, die am Tastenkörper etwa in der Mitte seiner Längserstreckung ansetzt und deren Durchmesser zur Tastenmatte 12 hin zunimmt. Dies wird unten anhand der Querschnittsansicht der Figur 2 noch detaillierter dargestellt. Bei allen anderen Tasten ist das Spannelement grundsätzlich ähnlich ausgebildet, setzt allerdings nur knapp oberhalb der Tastenmatte 12 am Tastenkörper an. Als Beispiel ist eine Taste 52 mit einem Spannelement 54 gekennzeichnet, das die Mantelfläche des Tastenkörpers zur Tastenmatte 12 hin in Form einer Wulst umringt.The clamping elements 50 of the two buttons 46 and 48 have the shape of a Bell shell on the key body approximately in the middle of its longitudinal extent starts and its diameter increases towards the key mat 12. This will be below based on the cross-sectional view of Figure 2 shown in more detail. At all other keys, the clamping element is basically similar, sets but only just above the key mat 12 on the key body. As an an example is a key 52 marked with a tensioning element 54, which the Surrounded surface of the key body to the key mat 12 in the form of a bead.

Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils der Tastatur 10. Die Schnittfläche verläuft senkrecht zur Tastenmatte 12 durch die Linie II-II in Figur 1. Dargestellt ist die Taste 46, deren Betätigungselement 55 sich nach oben hin durch eine Öffnung 56 in einem oberen Gehäuseteil 58 eines Gehäuses 60 erstreckt. Ein unterer Gehäuseteil 62 trägt eine Leiterplatte 64, auf deren Oberseite die Tastenmatte 12 aufliegt. Die Leiterplatte 64 hat auf ihrer Oberseite zahlreiche Kontaktflächen aus elektrisch leitfähigem Material, wie beispielsweise die mit dem Bezugszeichen 66 gekennzeichnete. Die Kontaktfläche 66 ist der unteren Grundfläche der Taste 46 zugewandt, die eine Graphitschicht 68 trägt.Figure 2 shows a cross-sectional view of part of the keyboard 10. The cut surface runs perpendicular to the key mat 12 through the line II-II in Figure 1. Shown is the key 46, the actuating element 55 upwards through a Opening 56 extends in an upper housing part 58 of a housing 60. On lower housing part 62 carries a circuit board 64, on the top of which the key mat 12 rests. The circuit board 64 has numerous contact surfaces on its upper side made of electrically conductive material, such as the one with the Reference numeral 66 marked. The contact surface 66 is the lower base facing the button 46, which carries a graphite layer 68.

Die Graphitschicht 68 wird bei der Herstellung der Tastatur 10 aufgetragen, indem ein Stempel in eine Graphitlösung eingetaucht und anschließend auf die untere Grundfläche eines Tastenkörpers gedrückt wird (Tampoprintverfahren).The graphite layer 68 is applied during the manufacture of the keyboard 10 by a stamp immersed in a graphite solution and then on the lower one Base of a key body is pressed (tampo printing process).

Die untere Grundfläche der Taste 46 verläuft parallel zur Leiterplatte 64. Dagegen steht die Achse 70 des zylinderförmigen Tastenkörpers in einem Winkel von etwa 45° zur Leiterplatte 64 und definiert eine schräge Betätigungsrichtung, die durch einen Pfeil 72 angezeigt wird. Der Hub der Taste 46 zwischen ihrer kontaktlosen Stellung, in die sie durch das Spannelement 50 vorgespannt wird, und einer Kontaktstellung, in der sie bei Betätigung die Kontaktfläche 66 berührt, beträgt 0,57 mm.The lower base of the key 46 runs parallel to the circuit board 64. By contrast is the axis 70 of the cylindrical key body at an angle of about 45 ° to the circuit board 64 and defines an oblique actuation direction by an arrow 72 is displayed. The stroke of the key 46 between its contactless Position in which it is biased by the clamping element 50, and one Contact position in which it touches the contact surface 66 when actuated is 0.57 mm.

Deutlich ist in Figur 2 zu erkennen, daß die Tastenmatte 12 mit dem aus dem glockenförmigen Spannelement 50 und dem Betätigungselement 55 gebildeten Tastenkörper der Taste 46 eine nahtlose Einheit bildet. Das Spannelement hat eine obere Schalenhälfte 74, die sich oberhalb der Leiterplatte 64 erstreckt, sowie eine untere Schalenhälfte 76, die sich im wesentlichen seitlich der Leiterplatte 64 erstreckt und an die ein vertikaler Abschnitt 78 der Tastenmatte 12 anschließt. Dieser liegt im unteren Gehäuseteil 62 einerseits an einer vertikalen Wand 80 an und stützt sich andererseits auf einer horizontalen Fläche 82 ab, die zwischen der vertikalen Wand 80 und einem gekrümmten Außenwandabschnitt 84 ausgebildet ist.It can be clearly seen in Figure 2 that the key mat 12 with the from the bell-shaped clamping element 50 and the actuating element 55 are formed Key body of the key 46 forms a seamless unit. The tensioning element has an upper shell half 74 which extends above the circuit board 64, and a lower shell half 76, which is located essentially to the side of the printed circuit board 64 extends and to which a vertical section 78 of the key mat 12 connects. This rests on the one hand against a vertical wall 80 in the lower housing part 62 and, on the other hand, is supported on a horizontal surface 82 which lies between the vertical wall 80 and a curved outer wall portion 84 is.

Der auf der Leiterplatte 64 aufliegende Teil der Tastenmatte 12 wird zusätzlich durch eine an der Innenseite des oberen Gehäuseteils 58 ausgebildete, vertikale Stütze 86 festgehalten.The part of the key mat 12 resting on the printed circuit board 64 becomes additional by a vertical formed on the inside of the upper housing part 58 Support 86 held.

Claims

Keyboard (10) for connecting and disconnecting electrical lines (66) on a printed circuit board (64), with at least one key (46, 48, 52) comprising an actuating element (55), a contact element (68) facing the lines (66) and a tensioning element (50) which is supported on the printed circuit board (64) and which biases the button (46, 48, 52) into a contactless position, characterized in that the actuating element (55) is made in one piece with the tensioning element (50) and is made of elastic material is made.

Keyboard according to claim 1, characterized in

that the actuating element (55) forms a key body with two base surfaces and a lateral surface and

that the clamping element (50) to the circuit board (64) surrounds the outer surface of the key body in the form of a bell shell, which extends beyond the key body and has an approximately ring-shaped foot piece, either entirely on the circuit board (64) or partly on the circuit board (64), partly on at least one surface (80, 82) adjacent to the printed circuit board (64).

Keyboard according to claim 2, characterized in that the base of the tensioning element (50) has a support surface (12, 78) which rests on the printed circuit board (64) and / or the adjacent surface (80, 82).

Keyboard according to claim 3, characterized in that two adjoining sections of the support surface (12, 78) form an angle.

Keyboard according to one of the preceding claims, characterized in that the contact element (68) is arranged on a base surface of the key body which faces the printed circuit board (64) and is approximately parallel to it.

Keyboard according to Claim 5, characterized in that the base surface of the key body facing the printed circuit board (64) is inclined to its outer surface.

Keyboard according to one of claims 2 to 6, characterized in that the base surface of the key body facing the printed circuit board (64) carries a graphite layer (68) as a contact element.

Keyboard according to one of claims 2 to 6, characterized in that the contact element (68) consists of carbon, is approximately tablet-shaped and is embedded in the key body on its base surface facing the printed circuit board (64).

Keyboard according to one of claims 3 to 8, characterized by at least two keys (46, 48, 52), the support surfaces (12, 78) of which form a coherent, elastic mat (12).

Keyboard according to one of the preceding claims, characterized in that the key body is substantially cylindrical.

Keyboard according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating element (55) and the clamping element (50) are made of silicone.