DE4442073C2 - Tastatur mit Metallplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tastatur mit eingelegten Schaltmatten und Schalt­ folien, und insbesondere eine derartige Tastatur nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1, wie sie aus der DE 91 13 293 U1 bekannt ist.

Moderne Tastaturen, wie sie z. B. für Personalcomputer eingesetzt werden, ha­ ben aufgrund der Verwendung kompakter und leistungsfähiger Komponenten inzwischen einen sehr hohen Grad an Kompaktheit und damit einhergehend geringem Gewicht erreicht.

War früher z. B. für jeden einzelnen Tastenknopf eine eine Rückstellfeder um­ fassende Rückstellmechanik vorgesehen, so werden heute sogenannte Schalt­ matten aus einem elastomeren Material verwendet, welche an den unterhalb der Tastenknöpfe liegenden Stellen mit kuppelförmigen Erhebungen (soge­ nannte Schaltdome) versehen sind, welche beim Betätigen eines Tastenknopfes eingedrückt werden, um so die erforderliche Rückstellkraft für den Tasten­ knopf zu ergeben. Weiterhin werden anstelle der früher in Tastaturen verwen­ deten Leiterplatten heutzutage sehr viel leichtere, mehrlagige Schaltfoliensets verwendet, auf denen elektrischen Kontakte und Leitungen angebracht sind.

Die mit der Verwendung dieser leichteren Komponenten einhergehende Ge­ wichtsreduktion kann dabei teilweise so weit gehen, daß sie bereits wieder als eher störend empfunden wird, z. B. weil die betreffenden Tastaturen nur noch ein sehr geringes Auflagegewicht und damit eine relativ geringe Stabilität ge­ gen unbeabsichtigtes Verrutschen auf einer Auflagefläche zeigen. Zudem füh­ ren diese leichteren Komponenten zu einer unerwünschten Absenkung der Biege- und Verwindungssteifigkeit der gesamten Tastatur.

Um bei Tastaturen eine größere Biege- und Verwindungssteifigkeit zu erzielen ist es bekannt, die in der Regel aus spritzgegossenem Kunststoffmaterial beste­ hende Bodenplatte mit Verstärkungselementen in Form von Rippen oder Sicken zu versehen, wie es z. B. in der DE 44 08 331 A1 be­ schrieben ist. Dies führt jedoch zu einer deutlich komplexeren Geometrie des Gehäuses und der zu seiner Herstellung verwendeten Spritzgußformen, was zudem in ungünstigen Fällen zu Entformungsproblemen führen kann.

Aus der DE 93 03 837 U1 ist zu dem bekannt, bei einer Tastatur zur Versteifung unterhalb der Schaltmatte eine Metallplatte einzusetzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Bauweise für eine Tastatur vorzuschlagen, die eine Schaltmatte sowie ein mehrlagiges Schaltfo­ lienset enthält, wobei ein zu hoher Komplexitätsgrad in der Geometrie des Ta­ staturgehäuses vermieden wird, trotzdem eine ausreichende Biege- und Ver­ windungssteifigkeit sowie ein ausreichendes Gewicht erzielt werden und zu­ dem eine relativ einfache Montage der einzelnen Tastaturkomponenten mög­ lich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Tastatur mit eingelegter Me­ tallplatte nach Anspruch 1 gelöst. Aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 5 ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Tastatur.

Bei der erfindungsgemäßen Tastatur ist zwischen Gehäuseunterteil und der untersten der Folien im Schaltfolienset eine Metallplatte formschlüssig in eine Aussparung im Gehäuseunterteil eingelegt und zwischen der verformungsfähi­ gen Schaltmatte und dem Gehäuseunterteil eingeklemmt.

Dabei ist vorgesehen, daß das mehrlagige Schaltfolienset mit einem oder meh­ reren Durchbrüchen versehen ist, durch welche je ein in der Schaltmatte ein­ stückig integriertes Pufferelement hindurchgreift und auf der Oberseite der Metallplatte (erste Ausführungsform) oder auf der Oberseite der untersten Schaltfolie (zweite Ausführungsform) zum Liegen kommt, und daß das Gehäu­ seoberteil der Tastatur an seiner Innenseite mit Rippen versehen ist, von de­ nen zumindest ein Teil an der Oberseite dieser Pufferelemente aufliegt. Da­ durch wird die Schaltmatte im Bereich der Pufferelemente auf die darunterlie­ gende Metallplatte gepreßt, wodurch diese fixiert und das Folienset im wesent­ lichen schwimmend gelagert wird.

Andere Arten der Fixierung der Metallplatte, welche sich in der Praxis als ungünstig erwiesen haben entfallen somit, insbesondere z. B. ein aufwendiges Verschrauben der Metallplatte im Gehäuseunterteil (welches aus Kostengrün­ den unerwünscht ist) oder der Versuch einer spielfreien Abstimmung der di­ rekt, d. h. ohne Zwischenschaltung der verformungsfähigen Schaltmatte, ein­ ander berührenden Komponenten Gehäuseunterteil, Metallplatte und Gehäu­ seoberteil mit Rippen (welche sich wegen der dabei auftretenden großen Tole­ ranzfelder in der Praxis als nicht realisierbar erwiesen hat).

In einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tastatur ist die Unterseite der untersten Schaltfolie mit Leiterbahnen und/oder Kontaktpunkten versehen, die in elektrischem Kontakt mit der dar­ unterliegenden Metallplatte stehen, auf welche diese unterste Schaltfolie ge­ preßt wird, wobei sich eine vorteilhafte Erhöhung der elektromagnetischen Ab­ schirmung ergibt.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß zumindest ein Teil der im Inneren des Gehäuseoberteils angebrachten Rippen in am Gehäuseunterteil vorgesehene Rastelemente eingreifen und dadurch beim Einrasten die obere mit der unte­ ren Gehäusehälfte fest verbinden.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfol­ genden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und den Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Tastatur mit einge­ legter Metallplatte;

Fig. 2 einen ersten parallel zum Schnitt in Fig. 1 verlaufenden Schnitt in ei­ ner ersten Ausschnittsvergrößerung im Bereich der gestrichelten Um­ randung II; und

Fig. 3 einen zweiten parallel zum Schnitt in Fig. 1 verlaufenden Schnitt in einer zweiten Ausschnittsvergrößerung im Bereich der gestrichelten Umrandung III.

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch eine erfindungsmäße Tastatur 1 mit einer in eine Aussparung des Gehäuseunterteils 4 formschlüssig eingelegten Metall­ platte 2. Auf dieser Metallplatte liegt ein mehrlagiges Schaltfolienset 3 auf. Im Gehäuseoberteil 8 sind einzelne Tastenknöpfe 9 vertikal verschiebbar gelagert. Diese Tastenknöpfe sind an ihrer Unterseite mit Stößeln 19 versehen, die auf der Oberseite von in einer aus einem elastomeren Material bestehenden Schaltmatte 7 einstückig integrierten Schaltdomen 17 aufliegen. Die Schalt­ matte 7 liegt auf der Oberseite der obersten Schaltfolie auf. Das mehrlagige Fo­ lienset 3 ist an mehreren Stellen mit Durchbrüchen versehen, in die in die Schaltmatte 7 einstückig integrierte Pufferelemente 12 eintauchen. Die Innen­ seite des Gehäuseoberteils 8 ist mit nach unten ragenden Versteifungsrippen 16 versehen, von denen zumindest ein Teil auf den Pufferelementen 12 auf­ liegt, und dadurch zur Fixierung der Schaltmatte 7 beiträgt. Die verformungs­ fähige Schaltmatte 7 dient dabei als Toleranzausgleich zwischen der (starren) Metallplatte 2 und den (starren) Versteifungsrippen 16.

Fig. 2 zeigt einen ersten parallel zum Schnitt in Fig. 1 verlaufenden Schnitt in einer Ausschnittsvergrößerung im Bereich der gestrichelten Umrandung 11 durch eine erfindungsgemäße Tastatur mit eingelegter Metallplatte. Die an den Unterseiten der vertikal verschiebbar im Gehäuseoberteil 8 gelagerten Ta­ stenknöpfe 9 angebrachten Stößel 19 liegen auf den Schaltdomen 17 auf. Bei Druck auf einen Tastenknopf 9 drückt dieser den darunterliegenden Schaltdom 17 ein und preßt den Fortsatz 17a des Schaltdoms auf die darunterliegende obere Schaltfolie 3a, welche ebenso wie die ganz unten liegende Schaltfolie 3c innenseitig mit elektrisch leitenden Bahnen und insbesondere in den Bereichen direkt unterhalb der Stößel mit Kontaktpunkten versehen ist.

Zwischen diesen beiden äußeren Schaltfolien 3a, 3c befindet sich eine soge­ nannte Spacerfolie 3b, die die beiden äußeren Folien in einem bestimmten Ab­ stand voneinander hält und somit durchgängig gegeneinander elektrisch iso­ liert. Im Bereich der Anpreßpunkte, an denen die Fortsätze 17a auf die obere Schaltfolie 3a drücken, ist die Spacerfolie 3b jedoch mit Durchbrüchen verse­ hen (wegen des verwendeten Maßstabs nicht in Fig. 1-3 zu sehen). Beim An­ pressen des Fortsatzes 17a auf die obere Schaltfolie 3a wird der sich auf dieser Schaltfolie 3a unterhalb des Fortsatzes 17a liegende elektrische Kontaktpunkt durch den Durchbruch in der Spacerfolie 3b hindurch auf einen darunterliegen­ den elektrischen Kontaktpunkt auf der unteren Schaltfolie 3c gedrückt, so daß der elektrische Kontakt zwischen den beiden Schaltfolien 3a, 3c an diesem Punkt geschlossen wird. Beim Loslassen des Tastenknopfs 9 schieben die im elastomeren Material der Schaltmatte 7 wirkenden Rückstellkräfte den Schalt­ dom 17 und damit den Tastenknopf 9 in seine Ausgangslage zurück und die obere Schaltfolie 3a sowie die untere Schaltfolie 3c werden aufgrund der in ih­ nen und der Spacerfolie 3b inhärent wirkenden Rückstellkräfte ebenfalls in ih­ re Ausgangslage zurückgestellt, in der sie durch die Spacerfolie 3b getrennt sind, wodurch der elektrische Kontakt zwischen oberer und unterer Schaltfolie aufgehoben wird.

Aus der Praxis ist bekannt, daß das Schaltfolienset 3 im eingebauten Zustand im wesentlichen schwimmend gelagert sein muß, um Verspannungen durch Längenänderungen bei Temperatur- oder Feuchteänderungen zu vermeiden. Diese Verspannungen würden zwangsläufig zur Veränderung der Schaltwege und schlimmstenfalls zu Kurzschlüssen führen.

Um eine solche schwimmende Lagerung der Schaltfolien zu erzielen, sind in der in Fig. 2 gezeigten Ausschnittsvergrößerung neben den den einzelnen Ta­ stenknöpfen 9 und den ihnen zugeordneten Kontaktpunkten entsprechenden Durchbrüchen in der Spacerfolie 3b an einigen Stellen zwischen den Schaltdo­ men 17 durch alle drei Folien hindurchgehende Durchbrüche vorgesehen, durch die in der Schaltmatte 7 einstückig integrierte Pufferelemente 12 bis zur unterhalb der unteren Schaltfolie 3c liegenden Metallplatte 2 hindurchgreifen. Dadurch wird das Folienset 3 gegen seitliches Verrutschen stabilisiert. Diese Stabilisierung kann, wie in Fig. 2 gezeigt, dadurch erhöht werden, daß am Ge­ häuseoberteil 8 angebrachte Versteifungsrippen 16 im Bereich der sich teilwei­ se auf der die obere Schaltfolie 3a abstützenden Pufferelemente 12 auf die Schaltmatte 7 drücken. Eine besonders hohe Stabilisierung der Schaltmatte verbunden mit einer vorteilhaften Erhöhung der Biege- und Verwindungsstei­ figkeit läßt sich dadurch erzielen, daß die Versteifungsrippen 16 in an der Ge­ häuseunterseite 4 angebrachte korrespondierende Rastelemente 18 einschnappbar sind, wie in Fig. 2 zu sehen ist.

Fig. 3 zeigt einen zweiten parallel zum Schnitt in Fig. 1 verlaufenden Schnitt in einer Ausschnittsvergrößerung im Bereich der gestrichelten Kurve III durch eine erfindungsgemäße Tastatur mit eingelegter Metallplatte. Alternativ zur in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Ausführungsform mit durch alle drei Fo­ lien im Schaltfolienset 3 hindurchgehenden Durchbrüchen können die Durch­ brüche im Bereich der Pufferelemente 12 auch so ausgeführt sein, daß sie nur durch die obere Schaltfolie 3a und die Spacerfolie 3b hindurchlaufen, nicht aber durch die untere Schaltfolie 3c, was zu einem Anpressen der unteren Schaltfolie 3c auf die Metallplatte 2 führt.

Dieses Anpressen der untere Schaltfolie 3c auf die Metallplatte 2 ergibt dabei einen zusätzlichen Vorteil, wenn auf der den Schaltkontakten abgewandten, unteren Seite der unteren Schaltfolie 3c zusätzliche Leitungszüge oder Kon­ taktpunkte angebracht sind. In der Praxis hat sich nämlich gezeigt, daß dies zu einer Erhöhung der elektromagnetische Abschirmung, d. h. der EMV (= elektromagnetische Verträglichkeit) führt. Die an der Unterseite der unte­ ren Schaltfolie 3c angebrachten Leitungszüge bzw. Kontaktpunkte werden durch die Pufferelemente 12 an definierter Stelle auf die Metallplatte 2 ge­ drückt. Durch diese Kontaktierung wird besagte verbesserte Abschirmung er­ reicht.

Zusammenfassend bietet die Erfindung als Vorteile also eine kostengünstige Erhöhung des Eigengewichts einhergehend mit einer Verbesserung der Ver­ windungs- und Biegesteifigkeit unter Verwendung einer einfachen und spiel­ freien Klemmung der Metallplatte ohne eine komplexe Geometrie für Verstei­ fungsrillen oder -sicken im Tastaturgehäuse zu erfordern und liefert zudem ei­ ne einfache Möglichkeit zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträg­ lichkeit, indem eine an ihrer Unterseite mit elektrischen Kontakten versehene untere Schaltfolie 3c auf die Metallplatte 2 gepreßt wird.

Claims (5)

1. Tastatur mit eingelegter Schaltmatte und mehrlagigem Schaltfolien­ set, wobei das Schaltfolienset zwischen Gehäuseunterteil der Tastatur und der Schaltmatte eingeklemmt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Gehäuseunterteil (4) und der untersten der Schaltfolien (3c) im Schaltfolienset (3) eine Metallplatte (2) formschlüssig in die Tastatur (1) einge­ legt und zwischen der Schaltmatte (7) und dem Gehäuseunterteil (4) einge­ klemmt ist, und
daß das mehrlagige Schaltfolienset (3) mit einem oder mehreren durchgängi­ gen Durchbrüchen versehen ist, durch welche je ein in der Schaltmatte (7) ein­ stückig integriertes Pufferelement (12) hindurchgreift und auf der Oberseite der Metallplatte (2) zum Liegen kommt.

2. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur die oberen Lagen des mehrlagige Schaltfoliensets (3) mit einem oder mehreren Durchbrüchen versehen sind, durch welche je ein in der Schaltmatte (7) einstückig integriertes Pufferelement (12) hindurchgreift und auf der Oberseite der untersten Schaltfolie (3c) zum Liegen kommt.

3. Tastatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite der untersten Schaltfolie (3c) mit Leiterbahnen und/oder Kontaktpunkten versehen ist, die in elektrischem Kontakt mit der darunterlie­ genden Metallplatte (2) stehen.

4. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseoberteil (8) der Tastatur (1) an seiner Innenseite mit Rippen (10) versehen ist, von denen zumindest ein Teil auf der Oberseite der Pufferele­ mente (12) aufliegt.

5. Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Rippen (10) des Gehäuseoberteils (8) in am Gehäu­ seunterteil (4) angebrachte korrespondierende Rastelemente (18) eingreifen und Pufferelemente (12) direkt unterhalb dieser Eingriffspunkte liegen.