КЛАВИАТУРА Российский патент 1996 года по МПК B41J5/00 

Изобретение относится к контактным клавиатурам для средств вычислительной техники, контрольно-кассовых машин и других средств оргтехники, требующих защиты от воздействия окружающей среды (пыли и влаги). Изобретение может быть применено и для герконовых клавиатур.

Известна клавиатура, состоящая из основания, печатной платы, набора клавиш, каждая из которых крепится на толкателе, движущемся по оси относительно пластмассового блока, соответствующего по форме толкателю, упругих элементов из эластичного материала, имеющих форму купола, внутри которого находится электропроводный пятачок для замыкания электрических цепей печатной платы [1] Упругие элементы выполнены в виде общего поля (контактного мата).

Недостаток этой клавиатуры состоит в отсутствии защиты клавишного механизма, в частности направляющих элементов пластмассового блока и толкателя, от воздействия окружающей среды, например пыли. Кроме того, перед окончательной сборкой крышки и основания клавиатуры требуется предварительная сборка клавишного механизма (толкателя с клавишей) с крышкой клавиатуры, что требует создания специальной технологической оснастки и приводит к увеличению производственных затрат.

Известна также клавиатура, состоящая из корпуса, совмещенного с несущей панелью клавишного механизма [2] Корпус имеет горизонтальные и вертикальные ребра жесткости, к которым примыкает контактный мат с расположенной под ним печатной платой с контактами. Клавиши встраиваются с верхней стороны корпуса и с помощью защелок фиксируются от выпадания в направляющих корпуса клавиатуры.

Недостатки этой клавиатуры состоят в том, что:
1. Между толкателем и направляющими корпуса клавиатуры образуется зазор, в который при повышенной запыленности помещения проникают мелкодисперсные частицы пыли и клинят ход толкателя.

2. Наличие контактного мата из упругих элементов с электропроводными пятачками в виде моноблока вызывает значительные затраты на их изготовление, так как при больших объемах производства требуется создание специализированных комплексов на основе роботов, а также не позволяет использовать одну и ту же пресс-формовую оснастку для изготовления клавиатур с иными межклавишными расстояниями и иным набором клавиш.

Наиболее близким к заявляемому решению является клавиатура, состоящая из набора клавиш, способных перемещаться из положения покоя в рабочее положение [3] Каждая клавиша содержит исполнительный элемент и упругую мембрану. Исполнительный элемент состоит из колпачка, оснащенного крючкообразной лапкой для ограничения верхнего положения клавиши, и цилиндрического направляющего элемента в виде втулки с ребрами по образующей поверхности. Упругая мембрана, выполненная из эластомера в виде купола, имеет в вершине с наружной стороны цилиндрическое кольцо и электропроводный контакт в виде кольца внутри купола и соединена с направляющей втулкой. Упругая мембрана с электропроводным контактом установлена на печатной плате так, чтобы электропроводный контакт в виде кольца располагался над контактными площадками печатной платы. ребра на образующей поверхности направляющей втулки выполняют функцию шлюзов для прохода воздуха при движении клавиши.

Недостатки этой клавиатуры состоят в том, что:
1. Не обеспечивается герметичность клавиатуры, т.к. между направляющей втулкой и упругой мембраной образуются зазоры в виде воздушных каналов, через которые упругая мембрана при возврате клавиши в исходное положение будет засасывать воздух, вместе с которым будут проникать мелкодисперсные частицы пыли и, оседая, нарушать электрический контакт между печатной платой и кольцевым электропроводным контактом упругого элемента.

2. Наличие общего мата или отдельных упругих мембран с электропроводными контактами вызывает значительные затраты на их изготовление, так как при больших объемах производства требуется создание специализированного вспомогательного оборудования с использованием роботов для укладки электропроводных колец в пресс-форму для изготовления упругих мембран.

3. Разборка и замена клавиш в данной клавиатуре затруднены из-за необходимости протаскивать лапку сквозь панель с печатной платой.

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение защиты клавиатуры от воздействия окружающей среды и снижение затрат на ее изготовление.

Сущность изобретения состоит в том, что клавиатура, содержащая основание, печатную плату, клавишные механизмы и куполообразные мембраны, соединенные верхними цилиндрическими частями с толкателями исполнительных элементов клавишных механизмов, согласно изобретению, снабжена крышкой с гнездами для установки с возможностью перемещения в осевом направлении исполнительных элементов клавишных механизмов, каждое гнездо выполнено в виде цилиндрических выступов с верхней и нижней сторон крышки, внутри каждого гнезда выполнены продольные пазы, направляющие движение исполнительного элемента в осевом направлении и фиксирующие его положение в радиальном направлении, и упор с осевым отверстием для ограничения продольного перемещения исполнительного элемента, каждая мембрана в основании выполнена в виде полого цилиндра и установлена им на кольцевом буртике, выполненном на наружной поверхности верхнего выступа гнезда, толкатель исполнительного элемента в основании снабжен приливами, а осевое отверстие в упоре выполнено ступенчатым для предотвращения самопроизвольного выпадания клавишного механизма.

В предлагаемой конструкции клавиатуры обеспечивается повышенная защита от воздействия внешней среды благодаря плотному прилеганию каждой мембраны с одной стороны к цилиндрической поверхности кольцевого буртика гнезда крышки, с другой к цилиндрической головке толкателя исполнительного элемента клавишного механизма.

Установка толкателя с контактом и мембраны с внешней стороны крышки позволяют осуществлять монтаж и техническое обслуживание клавиатуры без ее дополнительной разборки и, тем самым, сократить эксплуатационные затраты.

Раздельное исполнение контакта и мембраны позволяет значительно сократить длительность технологического цикла и снизить затраты на производство клавиатур, гибко перестраиваться на создание клавиатур различного исполнения с любым расположением и набором клавиш на базе одних и тех же элементов клавишного механизма, полученных на одной и той же пресс-формовой оснастке, при мелкосерийном производстве не требует разработки и изготовления специальных средств автоматизации загрузки и выгрузки пресс-форм.

На фиг. 1 представлена клавиатура, вид сверху; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 и 5 гнездо в двух проекциях; на фиг. 6 и 7 толкатель в двух проекциях.

Клавиатура содержит крышку 1, выполненную из термопластичного материала за одно целое с несущей панелью 2, на которой в гнездах 3 устанавливаются клавишные механизмы, состоящие из клавиш 4, толкателей 5 с контактами 6 и упругих мембран 7. Под крышкой располагается печатная плата 8 с электрическими контактами, установленная на основании 9.

Гнездо 3 (фиг. 4 и 5) выполнено в виде полых цилиндрических выступов 10 и 11 с верхней и нижней стороны несущей панели 2, разделенных упором 12 для ограничения осевого перемещения толкателя 5. На наружной поверхности выступа 10 выполнен кольцевой буртик 13, а на внутренней направляющие пазы 14 и пазы 15, фиксирующие положение толкателя 5.

Толкатель 5 (фиг. 6 и 7) выполнен в виде полого цилиндра с приливами 16 в основании и цилиндрической головкой 17 с направлающими 18 и 19 для ориентации толкателя 5 относительно оси гнезда 2 и крестообразными пазами 20 для установки крестовины 21 клавиши 4. В полости 22 толкателя 5 установлен контакт 6, выполненный из эластичного электропроводного материала.

В случае герконовых клавиатур контакт 6 изготавливается из магнитопластичного материала.

Толкатель 5 и контакт 6 являются исполнительными элементами клавишного механизма.

Толкатель 5 установлен в направляющих пазах 14 и 15 верхнего выступа 10 и в отверстии 23 в упоре 12, обеспечивающих свободный ход толкателя 5. Отверстие 23 в упоре 12 выполнено ступенчатым для предотвращения выпадания клавишного механизма после его установки в гнездо 3.

Мембрана 7 изготовлена из эластичного материала в виде купола в средней части и полых цилиндров в вершине и в основании и установлена основанием на наружном буртике 13 гнезда 3, а вершиной на головке 17 толкателя 5. Выполняя одновременно функции пружины и оболочки, мембрана 7 обеспечивает защиту клавишного механизма и электрических контактов от воздействия внешней среды.

Клавиатура работает следующим образом. При нажатии на клавишу 4 толкатель 5, преодолевая сопротивление силы упругости мембраны 7, движется в осевом направлении в направляющих пазах гнезда 3 и контактом 6 замыкает электрическую цепь печатной платы 8. Деформирование мембраны 7 до точки контакта с печатной платой 8 сопровождается тактильным эффектом, который определяется исполнительными размерами купола мембраны и свойствами материала. При снятии нагрузки за счет сил упругости мембрана 7 возвращает толкатель 5 с контактом 6 в исходное положение. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6

Использование: для средств вычислительной техники, контрольно-кассовых машин и других средств оргтехники. Сущность изобретения: клавиатура содержит печатную плату, установленную на основании, крышку с гнездами и клавишные механизмы, состоящие из клавиш, толкателей с контактами и мембран и установленные в гнездах с возможностью продольного перемещения. Гнезда выполнены в виде цилиндрических выступов с верхней и нижней стороны крышки. Мембрана, выполненная в виде купола в средней части и полых цилиндров в вершине и основании и установленная основанием на наружном буртике гнезда, а вершиной - на головке толкателя, обеспечивает повышенную защиту клавиатуры от воздействия внешней среды. Для ограничения продольного перемещения исполнительных элементов внутри гнезда предусмотрен упор, а для предотвращения самопроизвольного выпадания клавишных механизмов толкатель в основании имеет приливы, а осевое отверстию в упоре выполнено ступенчатым. 7 ил.

Клавиатура, содержащая установленные на основании печатную плату, клавишные механизмы, включающие куполообразные мембраны, соединенные верхними цилиндрическими частями с толкателями исполнительных элементов, отличающаяся тем, что она снабжена крышкой с гнездами для установки с возможностью перемещения в осевом направлении исполнительных элементов клавишных механизмов, каждое гнездо выполнено в виде цилиндрических выступов с верхней и нижней стороны крышки, внутри гнезда выполнены продольные пазы, направляющие перемещение исполнительного элемента в осевом направлении и фиксирующие его положение в радиальном направлении и упором с осевым отверстием для ограничения продольного перемещения исполнительного элемента, при этом каждая мембрана в основании выполнена в виде полого цилиндра и установлена им на кольцевом буртике, выполненном на наружной поверхности верхнего выступа гнезда, причем толкатель исполнительного элемента в основании снабжен приливами для его ориентации относительно оси гнезда, а осевое отверстие каждого упора выполнено ступенчатым для предотвращения самопроизвольного выпадания клавишного механизма.