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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.
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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.
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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.
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Zur
Herstellung der Verbindung der Schnappscheibe wird gemäß der einen
in 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.
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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.
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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 198 51 534 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.
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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.
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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.
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Darstellung
der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Kurze Darstellung der
Figuren
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Es
zeigen:
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1 eine
Tastaturanordnung gemäß dem Stand
der Technik im Seitenschnitt;
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2a eine
erfindungsgemäße Tastaturanordnung
im Seitenschnitt;
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2b eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung ebenfalls im Seitenschnitt;
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3a eine
Draufsicht auf eine Tastaturanordnung gemäß 2a;
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3b eine
weitere Ausführungsform
einer Tastaturanordnung gemäß 3a;
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4 eine
weitere Ausführungsform
einer Tastaturanordnung gemäß 3a;
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5 eine
weitere Ausführungsform
einer Tastaturanordnung gemäß 3a;
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6 eine
Kombination zweier Schnappscheiben gemäß 2a; und
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7 eine
weitere Ausführung
einer Schnappscheibe.
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Wege zum Ausführen der
Erfindung
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Die
Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.
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Mit 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 welcher zwei elektrische
Kontaktflächen 8, 9 angeordnet
sind. Nur der Vollständigkeit
sei darauf hingewiesen, dass der in 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 2a aufgenommen wurde.
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Wie
leicht den Darstellungen gemäß der 2a und 3a entnommen
werden kann, ist der der Durchmesser D1 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
P1 unterhalb der Platte 3 bzw. der Schnappscheibe 1 angeordnet
sind, abschirmt.
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Wirkt
nun eine Kraft in Pfeilrichtung P1 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 P1 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.
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In 2b ist
eine andere Ausformung der den Durchbruch 2 abdeckenden
Schnappscheibe 1 gezeigt. Ebenso wie die in 2a gezeigte
Schnappscheibe 1 überwölbt auch
die Schnappscheibe gemäß 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 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 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.
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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.
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Auch
ist 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 2b aus
Metall gebildet und mit der Platte 3, welche ebenfalls
aus Metall hergestellt ist, ist dies vorliegend so gelöst, dass
in Ausführungsbeispiel
gemäß 2b die
Platte 3 „on
ground" liegt.
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Auch
sei darauf hingewiesen, dass in den Ausführungsbeispielen gemäß 2a und
b die Leiterplatte 7 als Leiterfolie ausgebildet sein kann.
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Außerdem zeigt 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 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.
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Wie
den Darstellungen gemäß den 2b und 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 2b bzw. 6 das Bauteil 11 durch
mindestens eine Kontaktfläche 8' ersetzt.
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In 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 3a ist
der Steg gemäß 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 3b und 4 gezeigt
nahe ihrer freien Enden mit der Platte 3 durch Laserschweißung X verbunden.
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In 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.
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Im
Unterscheid zu der Ausführungsform
gemäß 2a ist
in 7 anstatt einer Leiterplatte 7 eine Leiterfolie 7' 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 7 nachgetragen, dass die Ausführung gemäß 7 nicht
zwingend Leiterfolien 7' erfordert
und dass die gezeigte Sicke 10 bei einer anderen Ausführung von 7 auch
gänzlich
entfallen kann. Wird allerdings eine Leiterfolie 7' verwendet,
sollten zur Verschleißverminderung
die Durchbrüche 2 konisch
ausgebildet sein.