EP1920449A1 - Tastaturanordnung - Google Patents

Description

Tastaturanordnung

Die Erfindung befasst sich mit Tastaturanordnungen, die vor oder bei der Herstellung beispielsweise eines elektrischen Kontakts durch Betätigung eines in der Tastaturordnung vorhandenen Knopfes dem Benutzer durch einen fühlbaren „Schaltknack" die Herbeiführung des gewünschten Kontakts anzeigen und beim Loslassen des Knopfes diesen wieder in seine Ausgangsposition verbringen. Derartige Tastaturanordnungen sind weit verbreitet und werden beispielsweise in Fernbedienungen für Geräte der Unterhaltungsindustrie oder auch in Telefonen verwendet.

Dieser „Schaltknack", welcher auch als Druckpunkt bezeichnet wird, wird allgemein dadurch realisiert, dass unterhalb des jeweiligen Knopfes eine sogenannte Schnappscheibe angeordnet ist. Bei einer Schnappscheibe handelt es sich im Wesentlichen um gewölbt ausgebildete Bauelemente aus Metall oder Kunststoff, die eine nichtlineare Federkennlinie haben und die einen Raum überspannen, wobei der Kopf in seiner Ausgangsposition an der Zenitfläche des gewölbten Bauteils anliegt. Wirkt nun eine Kraft auf den Knopf, um einen elektrischen Kontakt auszulösen, wird die Schnappscheibe elastisch verformt, indem die Wölbung abgeplattet wird. Dabei nimmt die Kraft, die zum Abplatten der Schnappscheibe erforderlich, leicht zu und wird dann, wenn die Wölbung annähernd flach gedrückt ist, kleiner als Kraft, die zum Abplatten erforderlich ist. Ist die Wölbung der Schnappscheibe weitgehend abgeplattet, kehrt sich die Federrichtung der Schnappscheibe um, wobei auch die in diesem Moment wirkende Kraft geringer ist als die Kraft, die zum Abplatten der Wölbung erforderlich ist. Das Zusammenspiel von hoher und geringer Betätigungskraft bzw. die Umkehr der Federrichtung wird dann von einem Benutzer als taktile Rückmeldung für die Auslösung beispielsweise eines elektrischen Kontakts empfunden. Wirkt im abgeplatteten Zustand die Kraft nicht mehr auf den Knopf, wird dieser durch die elastische Verformung der Schnappscheibe wieder in seine Ausgangsposition zurück verbracht. Wie leicht einzusehen ist, bewirkt die Abplattung der Schnappscheibe auch eine geringfügige Vergrößerung ihres Außendurchmessers. Wird diese Vergrößerung verhindert oder gar unterdrückt, besteht die Gefahr, dass die Schnappscheibe nicht mehr in ihre Ausgangslage zurückkehrt.

Um Tastaturen unter Verwendung von Schnappscheiben zu bilden, haben sich im Wesentlichen zwei Technologien herausgebildet. Diesen Technologien ist gemein, dass eine Platte vorhanden ist, die eine Mehrzahl von Durchbrüchen aufweist und dass diese Platte mit geringem Abstand oberhalb eine Platine angeordnet ist, wobei unterhalb eines jeden Durchbruchs auf der Platine zwei von einander isolierte Kontaktflächen vorhanden sind. Außerdem ist in jedem dieser Durchbrüche eine Schnappscheibe angeordnet, die unter Wirkung einer Kraft auf den Knopf die beiden Kontaktflächen zur Herstellung eines elektrischen Kontakts verbindet.

Zur Herstellung der Verbindung der Schnappscheibe wird gemäß der einen in Fig. 1 gezeigten Technologie die jeweilige Schnappscheibe 1 zentrisch innerhalb eines Durchbruchs 2 einer Platte 3 angeordnet und der sich aufgrund der Querschnittsverhältnisse von Schnappscheibe 1 und Durchbruch 2 ergebende gegenseitig radiale Abstand mit einem geeigneten Kunststoffmaterial 4 ausgefüllt, wodurch die aus Metall gebildete Schnappscheibe 1 elastisch im jeweiligen Durchbruch 3 aufgehängt ist. Wie leicht einzusehen ist, ist diese Technologie sehr aufwendig, da zum einen die Platte mit den Durchbrüchen und die Schnappscheiben beispielsweise durch Stanzen und/oder

Schneiden gebildet werden müssen und mittels eines weiteren Arbeitsschrittes, der nicht zur Metallverarbeitung gehört, verbunden werden müssen.

Deshalb ist man gemäß der anderen bekannten Technologie dazu übergegangen, die Platte mit samt den Schnappscheiben einstückig aus Metall zu bilden, indem entsprechende Stanz- und Prägeschritte angewendet werden. Hierzu sei beispielsweise auf DE 19851534 verwiesen. Bei dieser Technologie sind die Schnappscheiben über schmale Stege mit der Platte einstückig verbunden. Um die notwendige elastische Aufhängung der Schnappscheiben in der Platte zu gewährleisten sowie auch einen genügend großen Freiraum für die radiale Ausdehnung der jeweiligen Schnappscheibe unter dem Druck des betätigen Knopfes bereitzustellen, sind entsprechend große Freischnitte um die Schnappscheibe herum erforderlich. Bei dieser Technologie wird neben der Komplexität solcher, die einstückige Ausbildung von entsprechenden Tastaturanordnungen erlaubenden Stanzwerkzeuge auch als nachteilig erachtet, dass jede Designänderung neue Stanzwerkzeuge erforderlich macht.

Zur Herstellung der EMV Kriterien bzw. zur Gewährleistung einer genügenden Abschirmung gegenüber hoch-frequenter Strahlung sind aber derartig große Freischnitte oder radiale Abstände zwischen Durchbrüchen und Schnappscheiben auch dann nicht tolerabel, wenn die jeweiligen Freiräume mit Kunststoff ausgefüllt sind. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Tastaturanordnung anzugeben, die neben einer hohen Flexibilität bei der Herstellung und Designänderungen auch eine vollständige Abschirmung gegenüber hoch-frequenter Strahlung bildet.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Dadurch, dass die Schnappscheiben und die Platten einzeln gefertigt werden, können diese Komponenten mit vergleichsweise einfachen Stanz- und Prägwerkzeugen gefertigt werden und zu komplexeren Einheiten sehr einfach beispielsweise durch Laserschweißen verbunden werden. Dadurch, dass die Schnappscheiben für eine Vielzahl von Anwendungen mit ein und demselben Werkzeugsatz hergestellt werden können, wird ein sehr hoher Standardisierungsgrad erreicht. Da der Durchmesser der Schnappscheiben immer größer ist als die lichten Querschnitte der Durchbrüche, wird sichergestellt, dass die erfindungsgemäße Tastaturanordnung durch die vollständige Überdeckung bzw. den Verschluss des jeweiligen Durchbruchs mit einer Schnappscheibe eine vollkommene Abschirmung gegenüber unerwünschten Frequenzen gewährleistet, die von unterhalb der Platte angeordneten elektrischen Bauteilen ausgestrahlt werden bzw. auf diese einwirken.

Je nach Anwendung können die Schnappscheiben und die einstückig mit ihnen verbundenen Stege aus Metall oder metallisiertem Kunststoff gebildet und mit der Platte elektrisch leitend verbunden sein. Durch eine solche Ausbildung kann auch die Ausbildung der unterhalb der Tastaturanordnung angeordneten elektrischen Kontakte pro Schnappscheibe auf ein Kontaktelement beschränkt werden.

Liegen gemäß Anspruch 3 die Randbereiche der Schnappscheibe, die nicht ortsfest mittels der Stege mit der Platte verbunden, verschiebbar an der Oberfläche der Platte wird sichergestellt, dass eine genügend große Radialausdehnung der Schnappscheibe zur Herbeiführung des „Schaltknacks" möglich ist.

Eine Reduzierung der Bauteile wird gemäß Anspruch 4 dadurch sichergestellt, dass wenigstens zwei einer Mehrzahl von Schnappscheiben mittels eines gemeinsamen Steges mit der Platte verbunden sind. Je nach Ausbildung der Stege ist es auch möglich, alle Schnappscheiben einer Tastaturanordnung einstückig auszubilden. Auch sonstige in der Platte vorhandene Durchbrüche, die beispielsweise wegen der Bauhöhe von Bauteilen erforderlich sind, lassen sich gemäß Anspruch 5 auch mittels von Schnappscheiben sehr einfach frequenzdicht schließen, indem auch derartige Durchbrüche von „blinden" Schnappscheiben abgedeckt werden. Zur Vermeidung der Beschädigung von solchen Bauteilen muss dann lediglich sichergestellt werden, dass derartige Schnappscheiben mit keinem Knopf in der Tastatur in direktem Kontakt stehen.

Um eine sehr stabile Anbindung der Schnappscheiben mit der Platte zu erreichen, ist in Anspruch 6 vorgesehen, dass jede Schnappscheibe mittel mindestens zweier Stegen mit der Platte ortsfest verbunden ist, wobei jeder zur ortsfesten Verbindung mit der Platte verwendete Steg mit einem Gelenk versehen ist. Um die radiale Bewegung der Schnappscheibe nicht zu behindern und das Wechselspiel zwischen hoher Kraft bis zum Abplatten der Schnappscheibe und geringer Kraft nahe des ebenen Zustands der Schnappscheibe bzw. beim Umkehren der Federrichtung zu gewährleisten, ist wesentlich, dass die Gelenke der radialen Bewegung der Schnappscheibe nur eine Kraft entgegenbringen, die wesentlich geringer ist als die Kraft, die zur Herbeiführung der Abplattung der Schnappscheibe erforderlich ist.

Liegen die Stege und ihre Gelenke gemäß Anspruch 7 an der Oberfläche der Platte an, können die Gelenke der Radialausdehnung der Schnappscheibe elastisch ausweichen, ohne dass befürchtet werden muss, dass sich Schnappscheibe, wenn sie aus ihrer Ruheposition bewegt wird, von der Platte abhebt. Wie leicht einzusehen ist, ist bei der Ausbildung der Erfindung nach Anspruch 6 und 7 wesentlich, dass die ortsfeste Verbindung der Stege mit der Platte jeweils nahe der freien Enden der Stege erfolgt.

Weist die Schnappscheibe gemäß Anspruch 8 an ihrer Zenitfläche eine gewölbte Sicke auf, deren Wölbung sich in den Raum erstreckt, welcher von der Wölbung der Schnappscheibe überspannt wird, lassen sich auch große Abstände zwischen der Zenitfläche und dem oder den Kontaktflächen auf der Leiterplatte überwinden.

Gleiches gilt für die Ausbildung gemäß Anspruch 10, wenn zur Verminderung des Abstands zwischen der Zenitfläche bzw. der Sicke und der oder den Kontaktflächen, die Leiterplatte bzw. Leiterfolie wenigstens in die Räume ragt, die von den Durchbrüchen umrandet sind. Auch lassen die Ausbildungen gemäß den Ansprüchen 7 bis 10 relativ dicke, zur Abschirmung notwendige Platten zu, ohne dass die Funktion des „Schaltknacks" verloren geht.

Kurze Darstellung der Figuren

Es zeigen:

Fig. 1 eine Tastaturanordnung gemäß dem Stand der Technik im Seitenschnitt;

Fig. 2a eine erfindungsgemäße Tastaturanordnung im Seitenschnitt;

Fig.2b eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung ebenfalls im Seitenschnitt;

Fig.3a eine Draufsicht auf eine Tastaturanordnung gemäß Fig. 2a;

Fig.3b eine weitere Ausführungsform einer Tastaturanordnung gemäß Fig. 3a;

Fig.4 eine weitere Ausführungsform einer Tastaturanordnung gemäß Fig. 3a;

Fig.5 eine weitere Ausführungsform einer Tastaturanordnung gemäß Fig. 3a;

Fig. 6 eine Kombination zweier Schnappscheiben gemäß Fig. 2a; und

Fig.7 eine weitere Ausführung einer Schnappscheibe.

Wege zum Ausführen der Erfindung

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.

Mit Fig. 2a ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tastaturanordnung in ihrer Ausgangsposition gezeigt. Diese Tastaturanordnung weist eine gewölbte Schnappscheibe 1 aus Metall auf, die kuppenförmig ausgebildet ist und den unter ihr liegenden Raum 5 überspannt. Diese Schnappscheibe 1 ist mit einen Steg 6 einstückig verbunden. Ferner ist eine ebenfalls aus Metall gebildete Platte 3 vorgesehen, welche einen Durchbruch 2 aufweist. Die Schnappscheibe 1 ist lediglich mittels des einzigen Stegs 6 durch Laserscheißung X mit der der Platte 3 verbunden. Außerdem ist unterhalb der Platte 3 eine Leiterplatte 7 dargestellt, auf weicher zwei elektrische Kontaktflächen 8, 9 angeordnet sind. Nur der Vollständigkeit sei darauf hingewiesen, dass der in Fig. 2a gezeigt gegenseitige Abstand zwischen der Platte 3 und der Leiterplatte 7 nicht notwendig vorhanden sein muss, sondern nur aus Gründen der besseren Darstellung in Fig. 2a aufgenommen wurde.

Wie leicht den Darstellungen gemäß der Fig. 2a und 3a entnommen werden kann, ist der der Durchmesser Dl des der Schnappscheibe 1 größer als der lichte Querschnitt D2 des Durchbruchs 2. Dadurch wird sichergestellt, dass in jeder Position der Schnappscheibe 1 diese zusammen mit der Platte 3 Bauteile, die in Pfeilrichtung Pl unterhalb der Platte 3 bzw. der Schnappscheibe 1 angeordnet sind, abschirmt.

Wirkt nun eine Kraft in Pfeilrichtung Pl auf die Zenitfläche Z der Schnappscheibe 1, wird deren Wölbung abgeplattet womit sich gleichzeitig deren Rand in Radialrichtung P2 ausdehnt. Mit fortschreitender Abplattung wird ein Punkt erreicht, wo ein spürbarer „Schaltknack" festgestellt wird, an welchem die Schnappscheibe 1 ihre in der

Ausgangsposition vorhandene Wölbungsrichtung leicht umkehrt. Da die Schnappscheibe 1 bei ihrer Abplattung lediglich elastisch verformt wurde, springt die Schnappscheibe 1 in Ihre Ausgangsposition zurück, wenn die Kraft in Pfeilrichtung P 1 nicht mehr wirkt. Wird nun der gegenseitige Abstand zwischen den Kontaktflächen 8, 9 bzw. der Leiterplatte 7 und der Schnappscheibe 1 so eingestellt, dass die verformet Schnappscheibe 1 an den Kontaktflächen 8, 9 anliegt bzw. eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontaktflächen 8, 9 hergestellt ist, wenn der „Schaltknack" vernommen wird, erhält der Nutzer mit dem „Schaltknack" ein fühlbare Bestätigung dafür, dass sein Tastendruck auch zu dem gewünschten Schaltbefehl geführt hat.

In Fig. 2b ist eine andere Ausformung der den Durchbruch 2 abdeckenden Schnappscheibe 1 gezeigt. Ebenso wie die in Fig. 2a gezeigte Schnappscheibe 1 überwölbt auch die Schnappscheibe gemäß Fig. 2b den Durchbruch 2 vollständig. Da aber oft die Platte 3 zur Herstellung einer geeigneten Abschirmung relative dick ausgebildet werden muss, kann es vorkommen, dass eine gemäß Fig. 2a lediglich kuppenförmig ausgebildete Schnappscheibe 1 bei der Herstellung eines elektrischen Kontakts bereits den „Schaltknack" erzeugt, obwohl noch kein elektrischer Kontakt hergestellt worden ist. Deshalb ist die Schnappscheibe 1 gemäß Fig. 2b an ihrer Zenitfläche Z mit einer gewölbten Sicke 10 versehen, deren Wölbung sich in den Raum 5 erstreckt, der von der Schnappscheibe 1 überspannt wird.

Wie leicht einzusehen ist, kann durch bloße Veränderung der Ragtiefe der Sicke 10 in den Raum 5 der gewünschte „Schaltknack" sehr flexible und schnell an eine vorgegebenen Geometrie aus Leiterplatte 7 und Platte 3 angepasst werden.

Auch ist Fig. 2b entnehmbar, dass lediglich eine Kontaktfläche 8' auf der Leiterplatte 7 angeordnet ist. Um bei nur einer Kontaktfläche 8' einen elektrischen Kontakt auszulösen, wenn die Schnappscheibe 1 körperlichen Kontakt mit der Kontaktfläche 8' kommt, ist es erforderlich, dass die Schnappscheibe 1 „on ground" liegt. Da die Schnappscheibe 1 gemäß Fig. 2b aus Metall gebildet und mit der Platte 3, welche ebenfalls aus Metall hergestellt ist, ist dies vorliegend so gelöst, dass in Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2b die Platte 3 „on ground" liegt.

Auch sei darauf hingewiesen, dass in den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 a und b die Leiterplatte 7 als Leiterfolie ausgebildet sein kann.

Außerdem zeigt Fig. 2b eine weitere Schnappscheibe 1 ', die der Schnappscheibe 1 nebengeordnet ist, und welche wie die Schnappscheibe 1 in der Lage ist, einen „Schaltknack" zu erzeugen. Allerdings wir in Fig. 2b diese Schnappscheibe 1 ' nicht zur Erzeugung eines „Schaltknacks" beim Ausführen eines elektrischen Kontakts verwendet, sondern dient allein der Abschirmung eines Bauteils 12 auf der Leiterplatte 7, welches wegen seiner Bauhöhe aus der Platte 3 herausragt.

Wie den Darstellungen gemäß den Fig. 2b und Fig. 6 entnehmbar ist, sind die beiden Schnappscheiben 1 und 1 ' mittels eines gemeinsamen Stegs 6 durch Laserschweißung X verbunden. Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass auch zwei

Schnappscheiben 1, die jeweils oberhalb von Kontaktflächen 8' angeordnet sind, mittels eines gemeinsamen Stegs 6 mit der Platte 3 verbunden sein können. In einem solchen Fall wäre in Fig. 2b bzw. 6 das Bauteil 11 durch mindestens eine Kontaktfläche 8' ersetzt. In Fig. 3b ist eine andere Form des Stegs 6 gezeigt, mit welcher die Schnappscheibe 1 mit der Platte 3 verbunden ist. Im Gegensatz zu dem geraden Steg 6 gemäß Fig.3a ist der Steg gemäß Fig. 3b gezackt ausgebildet, wobei die Zackung ein Gelenk 11 bildet. Um die elastische Federwirkung des auf der Platte 3 aufliegenden Gelenks 11 unter der Wirkung der radialen Ausdehnung der Schnappscheibe zu gewährleisten, ist sind die Stege 6 so wie in Fig. 3b und Fig. 4 gezeigt nahe ihrer freien Enden mit der Platte 3 durch Laserschweißung X verbunden.

In Fig. 5 eine Kombination aus vier Schnappscheiben 1 gezeigt, die oberhalb von entsprechenden Durchbrüchen 2 angeordnet sind. Alle vier Schnappscheiben 1 sind miteinander einstückig über gemeinsame Stege 6 verbunden und können daher auch in einem Stanzdurchlauf gefertigt werden.

Im Unterscheid zu der Ausführungsform gemäß Fig. 2a ist in Fig. 7 anstatt einer Leiterplatte 7 eine Leiterfolie T vorhanden. Zur Verringerung des Abstand der Zenitfläche Z der Schnappscheibe 1 zur Kontaktfläche 8' ragt die Leiterfolie 7' in den Raum 12, der von dem Durchbruch 2 umrandet wird. Schließlich sei noch zu Fig. 7 nachgetragen, dass die Ausführung gemäß Fig. 7 nicht zwingend Leiterfolien T erfordert und dass die gezeigte Sicke 10 bei einer anderen Ausführung von Fig. 7 auch gänzlich entfallen kann. Wird allerdings eine Leiterfolie T verwendet, sollten zur Verschleißverminderung die Durchbrüche 2 konisch ausgebildet sein.

Claims

Ansprüche

1. Tastaturanordnung

mit einer Platte 3, die aus einem den elektrischen Strom leitenden Material gebildet ist und die wenigstens einen Durchbruch 2 aufweist, und mit einer gewölbten Schnappscheibe 1, die wenigstens einen mit ihr einstückig verbundenen Steg 6 aufweist, dadurch gekennzeichnet,

dass oberhalb des Durchbruchs 2 die Schnappscheibe 1 angeordnet ist und mit wenigstens einem ihrer Stege 6 mit einer der beiden Oberflächen der Platte 3 ortsfest verbunden ist, und dass der Durchmesser Dl der gewölbten Schnappscheibe 1 größer ist als der lichte Querschnitt D2 des Durchbruchs 2 , womit diese im mit der Platte 3 verbundenen Zustand diesen vollständig verschließt.

2. Tastaturanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

dass die Schnappscheibe 1 aus Metall oder metallisiertem Kunststoff gebildet ist und mit wenigstens einem ihrer Stege 6 elektrisch leitend mit der Platte 3 verbunden ist.

3. Tastaturanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

dass die Stege 6 oder Randbereiche der Schnappscheibe 1 , die nicht ortsfest mit der Platte 3 verbunden sind, verschiebbar an der Oberfläche der Platte 3 anliegen.

4. Tastaturanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei einer Mehrzahl von Schnappscheiben 1 mittels eines gemeinsamen Steges 6 mit der Platte 3 verbunden sind.

5. Tastaturordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auch alle sonstigen Durchbrüche 2 in der Platte 3 mit einer Schnappscheibe 1 ' abgedeckt sind.

6. Tastaturanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schnappscheibe 1 mit wenigstens zwei Stegen 6 mit der Platte 3 ortsfest verbunden ist, und

dass jeder zur Verbindung mit der Platte 3 verwendete Steg 6 ein Gelenk 11 aufweist, wobei die Gelenke 11 einer radialen Ausdehnung der Schnappscheibe 1 nur eine Kraft entgegenbringen, die wesentlich geringer ist, als die Kraft, die zum Abplatten der Schnappscheibe 1 erforderlich ist.

7. Tastaturanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

dass die Stege 6 und ihre jeweiligen Gelenke 11 an der Oberfläche der Platte 3 anliegen und bei radialer Ausdehnung der Schnappscheibe 1 dieser radialen Ausdehnung elastisch ausweichen.

8. Tastaturanordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Schnappscheibe 1 eine Zenitfläche Z aufweist, und dass die Zenitfläche Z mit einer gewölbten Sicke 10 versehen ist, wobei sich die Wölbung der Sicke 10 in den Raum 5 erstreckt, der von der Wölbung der Schnappscheibe 1 überspannt wird.

9. Tastaturanordnung nach einem Ansprüche der 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schnappscheibe 1 wenigstens ein Kontaktelement 8, 9, 8'zugeordnet ist und dass die Kontaktelemente 8, 9, 8'auf einer Leiterplatte 7 oder Leiterfolie T angeordnet sind.

10. Tastaturanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte 7 bzw. Leiterfolie 7' wenigstens in die Räume ragt, die von Durchbrüchen 2 umrandet sind.