DE3343375A1

DE3343375A1 - Membran-schaltertastatur

Info

Publication number: DE3343375A1
Application number: DE19833343375
Authority: DE
Inventors: Masaichi Ibaraki Inaba
Original assignee: Nippon Mektron KK
Current assignee: Nippon Mektron KK
Priority date: 1982-11-30
Filing date: 1983-11-30
Publication date: 1984-05-30
Also published as: GB2133627A; IT1167027B; JPS59101725A; GB8332012D0; FR2536946A1; JPH0444369B2; US4508942A; IT8323923A0

Description

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I München, den 28. November 1983 /J

Anwaltsaktenz.· 194 - Pat. 90

Nippon Mektron, Ltd., Seiwa Bldg. - 12-15_r Shiba Daimon 1-chome iMinato-KUr Tokyo, Japan

Membran-Schaltertastatur

Die Erfindung betri-fft eine elektrische Schaltertastatur. Sie bezieht sich insbesondere auf sogenannte Membran-Schaltertastaturen mit einer Mehrzahl von gewölbten Schalterkuppen, deren Betätigung von einer Schnappwirkung begleitet ist, die für den .Benutzer der Tastatur eine taktile Rückmeldung darstellt.

jMembran-Schaltertastaturen sind allgemein bekannt. Sie besitzen !üblicherweise zwei als Schaltungsträger fungierende Schichten, ¹VOn denen die eine feststehend und die andere beweglich angeiordnet ist und die durch einen Abstandshalter oder eine Trennischicht voneinander getrennt sind. Die schaltungstragenden ,Schichten bestehen aus Lagen oder Folien aus Isolierwerkstoff, auf denen ein Schaltungsmuster aufgebracht ist. Die Schaltungsmuster der beiden Schichten sind einander zugewandt und durch •den Abstandshalter voneinander getrennt. Der Abstandshalter beisitzt an den Stellen, an denen sich die aufeinander ausgerichteten Kontaktelemente der feststehenden bzw. der beweglichen ■schaltungstragenden Schicht befinden, Aussparungen. Es ist bejkannt, eine der Schaltungsträgerschichten mit einer Mehrzahl !von gewölbeartigen Schaltelrkuppen auszubilden, bei deren Betä- !tigung ein Schnappeffekt auftritt, der für den Benutzer der !Tastatur eine taktile Rückmeldung darstellt, welche die Schalterbetätigung gewissermaßen bestätigt. Die Schalterbetätiqunq

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erfolgt dadurch, daß an bestimmten Stellen eines der Schaltungsträger mit dem Finger oder anderweitig Druck ausgeübt wird. Da durch' wird ein auf diesem Schaltungsträger befindliches Kontakt stück durch die genannte Aussparung in kontaktgebende Berührung mit einem Kontaktelement aufgebracht, das sich auf einer der den Schnappeffekt bewirkenden Kuppen des anderen Schaltungsträgers befindet. Diese Kuppe schnappt dabei um und überträgt die Schnappwirkung zu dem Benutzer zurück. Die feststehenden bzw. beweglichen Schaltungsträgerschichten und der Abstandshalter können jeweils von getrennten Folien gebildet sein, es können jedoch auch zwei oder drei dieser Schichten oder Folien aus einer einzigen Materialbahn bestehen, die in der gewünschten Weise gefaltet ist. Die Tastaturen der gattungsgemäßen Art sind im allgemeinen in Schichtbauweise realisiert, wobei die einzelnen Schichten aufeinandergeklebt, versiegelt oder in anderer Weise gegen eine seitliche Relativbewegung zwischen den Schichten fixiert sind. Die Anordnung kann weiterhin eine Deckschicht enthalten, auf der Zeichnungssymbole beliebiger Art aufgebracht sind, die den einzelnen Tastschaltern zugeordnete Tastenflächen definieren. Schließlich kann eine Stützplatte zur Abstützung des Schichtenverbandes von der Rückseite her vorgesehen sein.

Herkömmliche Schaltertastaturen mit einen Schnappeffekt verursachenden Schalterkuppen haben den Nachteil, daß die zu dem Benutzer übertragene taktile Rückmeldung unbefriedigend ist. Es hat sich herausgestellt, daß die Betätigungskraft, die auf die beiden Schaltungsträgerschichten und den isolierenden Abstandshalter bei der Schalterbetätigung ausgeübt werden muß, sehr hoch ist. Dadurch werden der Eingangsdruck und die Rückstellkraft für die Schnappwirkung beeinträchtigt. Die taktile Rückmeldung wird durch die Differenz zwischen der ursprünglichen Eingangskraft und die nachfolgende Rückstellkraft erzeugt. Diese Differenz wird als Schnappverhältnis bezeichnet. Bei bekannter Schaltertastaturen werden sowohl das Schnappvwhä] tnis als auch die taktile Rückmeldung durch die oben beschi i c-bene bekannte Konstruktion nachteilig beeinflußt, weil di»- flor Schnappwirkung

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I entsprechende Rückstellkraft stärker anwächst als der Betäti-,'gungsdruck und letzteren übersteigen kann.

,Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen

ι Diese Aufgabe wird durch eine Schaltertastatur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

iBei der Schaltertastatur gemäß der Erfindung ergibt sich die j für die Schalterbetätigung erforderliche Kraft lediglich aus I der Verformung der oberen flexiblen Schaltplatte. Abweichend von bekannten Schaltertastaturen erfordern also die anderen Konstruktionsteile der Tastatur, (d. h. die andere Schaltungsträgerschicht und der Abstandshalter) keine Verformunqsenergie. Dadurch wird das Anwachsen der Rückstellkraft im Vergleich zu bekannten Schaltertastaturen unterdrückt, woraus sich ein verbessertes Schnappverhältnis und eine verbesserte taktile Rückmeldung ergeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, auf die hiermit zur Verkürzung der Beschreibung ausdrücklich verwiesen wird.

Im Folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Membran-Schaltertastatur bekannter Art,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch einen Memtran-Schaltertastatur gemäß der Erfindung,

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform, der Membran-Schaltertastatur gemäß der Erfindung.

Die in Figur 1 dargestellte bekannte Membran-Schaltertastatur

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umfaßt eine flexible erste Schaltungsträgerschicht 2, die im folgenden auch als Schaltplatte bezeichnet wird. Auf dieser Schaltplatte 2 befindet sich ein Schaltungsmuster von Kontaktpunkten 1. Es ist ferner eine isolierende Abstandshalterschicht 4 vorgesehen, die eine Mehrzahl von Aussparungen aufweist, die zu dem entsprechenden Muster der Kontaktpunkte 1 ausgerichtet sind und Schaltkammern bilden. Unter dem Abstandshalter 4 befindet sich eine flexible Schaltplatte 6, in welche eine Mehrzahl von gewölbeartigen Kuppen eingeformt ist und die ein Muster von Kontaktpunkten 5 trägt. Die Kontaktpunkte 5 sind auf die Kontaktpunkte 1 ausgerichtet, so daß bei Betätigung durch den Benutzer der Tastatur elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen ihnen herstellbar ist. Eine formfeste Stützplatte 8 steht mit der Schaltplatte 6 in Verbindung und unterstützt diese, so daß eine Mehrzahl von Hohlräumen 7 entsteht, die die Schnappbewegung der Kuppen ermöglichen. Eine aus Klebstoff oder dergleichen bestehende Haftschicht 9 verbindet die einzelnen Platten oder Schichten miteinander.

Die dargestellte Schaltertastatur besitzt - wie erwähnt einige Nachteile, welche die von der Schnappwirkung der Kuppen verursachte taktile Rückmeldung beeinträchtigen. So ist eine sehr große Kraft erforderlich, um die Schaltplatte 2, den isolierenden Abstandshalter 4 und die Schaltplatte 6 zu verformen und den gewünschten mechanischen und elektrischen Kontakt herzustellen. Diese große Kraft beeinträchtigt das Schnappverhältnis und die taktile Rückmeldung, da das Anwachsen der Schalterrückstellkraft wesentlich größer ist als das relative Anwach- _;; sen der Eingangs- oder Betätiqungskraft. Es wird daher ange- i

strebt, die taktile Rückmeldung durch Verringerung der genann- i ten Rückstellkräfte zu verbessern. \

Die in Figur 2 dargestellte Membran-Schaltertastatur gemäß der Erfindung löst dieses Problem.

Bei ihr befindet sich unter einer flexiblen Schaltplatte 13 !

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in welche eine Mehrzahl von Kuppen mit Schnappeffekt eingeformt sind, eine untere Schaltplatte 11. Auf beiden Schaltplatten ist ein Schaltungsmuster mit Kontaktpunkten 14 aufgebracht. Zwischen den Schaltplatten 11 und 13 befindet sich ein erster folienartiger Abstandshalter 12 aus Isolierstoff, der eine Mehrzahl von Schaltkammern bildenden Aussparungen aufweist, die im Bereich der miteinander fluchtenden Kontaktpunkte 14 angeordnet sind. Über der Schaltplatte 13 ist unter Zwischenfügung eines zweiten schichtartigen Abstandshalters 16 eine flexible Abdeckfolie 15 vorgesehen. Diese ist planar ausgebildet und befindet sich mit den Oberseiten der Kuppen im wesentlichen in einer Ebene. Der Abstandshalter 16 bildet eine Mehrzahl geeigneter Hohlräume 17, die Raum geben für das Umschnappen der Kuppen. Der Abstandshalter 16 bildet ferner eine Stütze für die Abdeckfolie 15. Eine Reihe von Luftdurchtrittskanälen 18, die durch die Schaltplatten 11 und 13 und den ersten Abstandshalter 12 verlaufen, verbinden die Hohlräume 18 mit dem Außenraum und ermöglichen somit einen Druckausgleich.

Die in Figur 2 dargestellte Membran-Schaltertastatur beseitigt das Problem zu hoher Betätigungskräfte, da die Betätigungskraft lediglich die Abdeckfolie 15, nicht jedoch die untere Schaltplatte 11 und den Abstandshalter 12 verformen muß, wie dies bei der bekannten Schaltertastatur gemäß Figur 1 der Fall ist. Hieraus ergibt sich unmittelbar, daß ein relatives Anwachsen der Schalterrückstellkraft im Vergleich zum Stand der Technik vermieden ist, wodurch das Schnappverhältnis und die taktile Rückmeldung merklich verbessert werden.

Das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt eine Membran-Schaltertastatur dar, die in wesentlichen Teilen mit der Schaltertastatur gemäß Figur 2 übereinstimmt. Abweichend von dieser besetzt jedoch die flexible Abdeckfolie 15A eine Anzahl von Erhebungen an dr-n den Oberseiten der den Schnappeffekt bewirkenden Kuppen, niese Erhebungen bestehen aus auf gestuf ten Flächenbereichen, dip· durch abgestufte Zwi-

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schenbereiche voneinander getrennt sind. Eine solche Struktur bewirkt eine weitere Verbesserung des Schnappverhältnisses und der taktilen Rückmeldung, da die gekrümmten Stufungsbereiche die Betätigungskraft weiter herabsetzen und gleichmäßiger verteilen.

Die von den Luftdurchtrittskanälen 18 gebildeten Verbindungen zwischen den Hohlräumen 17 und dem Außenraum, die einen Druckausgleich ermöglichen, vermeiden den üblicherweise vorhandenen nachteiligen Anstieg des Luftdrucks bei der Tastenbetätigung. Dieser Druckanstieg beeinträchtigt bei geschlossenen Membran-Schaltertastaturen die taktile Rückmeldung und das Schnappverhältnis.

Die Membran-Schaltertastatur gemäß der Erfindung behält ihre Schnappwirkung auch über lange Gebrauchsperioden im wesentlichen unverändert bei. Die Herabsetzung der Rückstell- und Betätigungskräfte bewirkt, daß sich das Schnappverhältnis und die taktile Rückmeldung auch nach häufiger Betätigung nicht verschlechtern und verlängert somit die Lebensdauer der Schaltertastatur. Diese längere Lebensdauer und die überaus einfache Konstruktion zeichnen die Membran-Schaltertastatur gemäß der Erfindung als ein besonders wirkungsvolles und dabei billiges neues Bauteil aus.

Claims

Patentansprüche

1. Membran-Schaltertastatur

- mit einem eine Mehrzahl von Schaltkontaktelementen (14) erster Art aufweisenden ersten elektrischen Schaltungsträger (11) ,

- mit einem zweiten elektrischen Schaltungsträger (13), der eine Mehrzahl von Schaltkontaktelementen (14) zweiter Art aufweist, die den genannten Schaltkontaktelementen (14) erster Art zugeordnet sind,

- mit wenigstens einer in der den zweiten Schaltungsträger (13) bildenden Schicht ausgeformten Wölbung, die bei ihrer Verformung ein eine taktile Rückmeldung bewirkendes Schnappverhalten aufweist, wobei diese Wölbung von den ersten Schaltungsträgern (11) wegweist und wenigestens einen Teil der Kontaktelemente (14) zweiter Art zur selektiven Kontaktierung mi't den Kontaktelementen (14) erster Art trägt,

- sowie mit zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltungsträger (11 bzw. 13) angeordneten isolierenden Abstandshaltermitteln (12) die wenigstens eine mit der genannten Wölbung fluchtende Aussparung aufweisen, welche eine Schaltkammer zur selektiven Kontaktierung zwischen den Kontaktelementen erster und zweiter Art bildet,

dadurch gekennzeichnet,

- daß eine flexible Abdeckfolie (15) vorgesehen ist, die mit der Oberseite der Wölbung bzw. der Wölbungen im wesentlichen in einer Ebene liegt und den zweiten elektrischen Schaltungsträger (13) abschließt,

- daß zwischen der flexiblen Abdeckfolie (15) und den zweiten Schaltungsträger (13) weitere Abstandshaltermittel (16) vorgesehen sind, die derart ausgebildet und angeor.-l-

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net sind, daß sie wenigstens einen die jeweilige Wölbung umgebenden Hohlraum (17) begrenzen, - und daß Kanäle (18) vorgesehen sind, die die von .den zweitgenannten Abstandshaltermitteln (16) begrenzten i Hohlräume (17) mit dem Außenraum verbinden.

2. Schaltertastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste elektrische Schaltungsträger (11) eine Schicht aus Isolierwerkstoff beinhaltet, auf dessen dem zweiten elektrischen

i Schaltungsträger (13) zugewandter Oberfläche ein die elektrischen Schaltkontaktelemente (14) erster Art bildendes elektrisch leitfähiges Gebilde aufgebracht ist.

3. Schaltertastatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schaltungsträger (13) eine flexible Schicht aus Isolierwerkstoff beinhaltet, auf deren dem ersten Schaltungsträger (11) zugewandter Oberfläche ein die Schaltkontaktelemente (14) zweiter Art bildendes elektrisch leitfähiges Gebilde aufgebracht ist.

4. Schaltertastatur nach einem "der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckfolie (15A) im Bereich zwischen den Wölbungen des zweiten Schaltungsträgers (13) Abstufungen besitzt, derart, daß sich ihre Außenfläche als ein Muster von Erhebungen und Vertiefungen darstellt.