Клавиатура Советский патент 1992 года по МПК H01H13/70 

Изобретение относится к области коммутационной техники и может быть использовано в системах ввода и преобразования информации в качестве клавиатур и таста- тур.

Известны клавиатуры разного типа и назначения, например, клавиатура пишущих машинок, ПЭВМ, пультов технологического оборудования. Существуют и такие их разновидности, как клавиатуры микрокалькуляторов и телефонных аппаратов, в последнем случае называемые тастатурами.

В то время как требования к эргономич- ности и надежности работы клавиатур разного применения имеют тенденцию к сближению, конструктивные требования в зависимости от назначения клавиатур варьируются по величине хода клавиши, усилию нажатия, шагу клавиш и их габаритам. Например, телефонные аппараты, в соответствии с современной модой, зачастую выполняются в виде узкой и плоской телефонной трубки, на которой тастатуре, состоящей из 10-12 клавиш, отводится очень небольшое пространство. Его желательно заполнить низкопрофильными продолговатыми клавишами с высокой надежностью коммутации и небольшим усилием нажатия. Аналогичные требования возникают и тогда, когда телефонный аппарат выполняется в более или менее традиционном виде, но с кнопочным номеронабирателем, поле которого имеет ограниченные размеры

Не менее существенными по сравнению с уже перечисленными являются требо- вания простоты конструкции, ее технологичности и, как их следствие - возможности максимальной автоматизации процесса изготовления и сборхи клавиатуры. Важность выполнения этих требований вытекает из того факта, что большинство изделий, в состав которых входит клавиатура, относится к изделиям массового производства и только при соблюдении этих требований изделие будет доступно по цене потребителю, э производство будет рентабельным.

Известна тастатура, содержащая нажимные кнопки в виде колпачков, перемещающиеся а отверстиях крышки и скользящие по цилиндрическим выступам (колонкам) на направляющей плате. В коVI

а.

vi3

б

ломках перемещаются толкатели, соединенные с нажимными кнопками через эластичные элементы (многовитковые витые пружины), перекрывающие высоту колонки. К недостаткам этой тастатуры можно отнести возможный боковой люфт кнопки, кото- рый в присутствии пыли и других неблагоприятных факторов, может привести к заклиниванию кнопок при достаточно большом их ходе. Это обстоятельство снижает вероятность безотказной работы тастатуры.

Известна телефонная клавиатура с жесткой несущей платой, с которой соединено многослойное мембранное контактное устройство с выступающими над общей поверхностью участками, которые закрыты жесткими колпачками клавиатуры. Недостатком этой телефонной клавиатуры является малый ход ее кнопок, задаваемый лишь высотой выступающих участков мембраны, а также достаточно большое усилие нажатия, характерное для таких многослойных мембранных систем. Безотказность работы таких клавиатур также невысока.

Наиболее близкой к заявляемой конструкции является клавиатура, содержащая пластину с отверстиями, электроконтакты контактной платы, полую клавишу с опорными выступами и толкателем; возвратную пружмну в виде витка спирали с прямолинейными концами, крепежный элемент под виток спирали, расположенный между отверстиями пластины под опорные выступы, в которой крепежный элемент под виток спирали выполнен с опорной поверхностью, а возвратная пружина установлена так, что ее виток упирается в опорную поверхность указанного крепежного элемента, а прямолинейные концы - в угол, образованный внутренними поверхностями клавиши и опорными выступами.

В этой клавиатуре отсутствует боковой люфт клавиши, движение происходит только в нужном пользователю направлении, а консольная конструкция клавиши позволяет избежать трения скольжения и повысить надежность работы. Однако, недостатком этой конструкции является трудность автоматизации процесса сборки клавиатуры, в частности операции соединения клавиши с панелью и пружиной на ней, поскольку фиксация витка пружины на панели не обеспечивает фиксированного положения концов пружины до момента упора их в клавишу. В данной конструкции нежелательно также уменьшение поперечного габарита клавиши, поскольку это ведет к укорочению прямолинейных концов пружины, а, следовательно, к увеличению усилия нажатия и к большей деформации концов пружины в процессе работы. Это, в свою очередь, ведет к уменьшению вероятности безотказной работы клавиши. Указанная особенность работы пружины обсуждаемой конструкции клавиатуры сужает область ее применения, в частности, в тастатурах.

Цель изобретения - уменьшение габаритов клавиши с одновременным повыше0 кием технологичности.

Поставленная цель достигается за счет того, что в клавиатуре, содержащей панель с отверстиями и опорным элементом, электроконтакты контактной платы, клавиши,

5 каждая из которых выполнена с опорными выступами и толкателем, нижняя часть которого входит в зацепление с панелью, при этом клавиши установлены на панели с возможностью поворота и воздействия толка0 теля на контактный узел, возвратную пружину, взаимодействующую с опорным элементом и клавишей, средство фиксации пружины, возвратная пружина выполнена многовитковой, средство фиксации пружи5 ны выполнено на внутренней поверхности клавиши и размещено между опорными выступами клавиши и опорным элементом панели и соединено с одним из концов многовитковой пружины.

0 В предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом изменяется как форма пружины, так и система ее взаимодействия с клавишей. Замена пружины с одним витком и двумя прямолинейными концами на

5 многовитковую пружину, для которой характерно преобладание продольного размера над поперечным, позволяет при сохранонии эффективной динамики работы клавиши, при необходимости, существенно сузить ее

0 ширину. Кроме того, в данной конструкции положение пружины зафиксировано в пространство за счет взаимодействия одного ее конца со средством фиксации, расположенным на внутренней поверхности клавиши.

5 Положение второго конца пружины при этом в силу конфигурации многовитковой пружины фиксируется в пространстве автоматически, что упрощает в дальнейшем процесс сборки клавиши с панелью.

0 Таким образом, сравнение заявляемого решения с прототипом позволяет сделать вывод об отличиях как в форме пружины, так и в системе взаимодействия с клавишей, приводящих к достижению поставленной

5 цели.

На чертеже представлена клавиатура, вариант выполнения.

Клавиатура содержит панель 1, клавиши 2, каждая из которых снабжена двумя опорными выступами 3, суммарная ширина которыж меньше ширины клавиши 2, расположенными с одной стороны и толкателем 4, расположенным на противоположной стороне клавиши 2. Панель 1 выполнена в виде пластины с отверстиями 5 под опорные вы- ступы 3 и отверстием 6 под толкатель 4, Толкатель 4 установлен с возможностью воздействия на контактный узел, содержащий электроконтакты 7, расположенные на контактных платах 8. Нижняя часть толкате- ля 4 выполнена из эластичного материала и входит в зацепление с нижней поверхностью панели 1. Панель 1 снабжена опорным элементом 9 для возвратного элемента клавиши 2. Возвратный элемент клавиши 2 вы- полней в виде многовитковой пружины 10, один конец которой соединен со средством фиксации 11, выполненным на внутренней поверхности клавиши 2 и размещенным между опорными выступами 3 клавиши 2 и опорным элементом панели 1. а второй конец упирается в опорный элемент 9 на панели 1, оси обоих концов пружины 10 не совпадают.

Клавиатура работает следующим обра- зом:

при нажатии на клавишу 2 происходит ее поворот вокруг оси, образованной кромками отверстий 5 и самой клавиши 2, при этом толкатель 4 упирается в контактную плату 8 и замыкает электроконтакты 7. После снятия усилия нажатия клавиша 2 под действием пружины 10 возвращается в исходное положение до упора нижней части толкателя 4 в нижнюю поверхность панели 1. Клавиша 2 удерживается в панели 1 за счет пружины 10, которая, будучи зафиксирована одним концом с помощью средства фиксации 11 в клавише 2, а вторым концом упираясь в опорный элемент 9 на панели 1, прижимает клавишу 2 опорными выступами 3 к кромке отверстий 5 в панели 1 и одновременно отжимает клавишу 2 вверх от панели 1, обеспечивая зацепление нижней части толкателя 4 с панелью 1. Поскольку клавиша 2, сохраняя достоинства изобретения, выбранного в качестве прототипа, повторяет механизм взаимодействия опорных выступов клавиши и отверстий панели, а именно она прижата опорными выступами 3 к кромке отверстий 5, исключается люфт клавиши в плоскости панели 1; поскольку суммарная ширина опорных выступов 3 (и соответственно, отверстий 5 в панели 1) меньше ширины клавиши 2, исключается боковой люфт клавиши 2. Таким образом, клавиша 2 имеет возможность движения только в нужном оператору направлении.

Сборку клавиатуры осуществляют следующим образом: предварительно на средство фиксации 11 в клавише 2 надевают одним из концов пружину 10. Второй конец пружины 10 остается свободным и фиксированным в пространстве. Опорные выступы 3 клавиши 2 вводят в отверстия 5 под опорные выступы 3 в панели 1. При этом пружина 10 самопроизвольно ориентируется относительно панели 1 так, что ее ось направлена под углом к панели 1. Для установки толкателя 4 в отверстие б панели 1 клавишу 2 нажимают до упора в панель 1. При этом, во время хода клавиши 2, свободный конец пружины 10 скользит по панели 1 и упирается в опорный элемент 9 панели 1, пружина 10 сжимается, запасая упругую силу, а толкатель 4 за счет кратковременной деформации его нижней эластичной части проталкивается в отверстие 6 панели 1. Клавишу 2 отпускают и под действием возвратной составляющей силы упругости пружины 10 клавиша 2 занимает исходное положение, при котором нижняя часть толкателя 4 входит в зацепление с нижней поверхностью панели 1, ограничивая обратный ход клавиши 2. Пружина 10 при этом остается в напряженном состоянии, что обеспечивает ее упругую силу, необходимую для постоянного прижимания опорных выступов 3 клавиши 2 к кромкам отверстий 5 в пянели 1 и одновременного отжимания клавиши 2.

При необходимости съема клавиши 2 с панели 1 (например, для замены символа) клавиатуру не требуется разбирать, достаточно, потянув клавишу 2 за поднятый ее край, вытянуть толкатель А из отверстия 6 на панели 1 и затем освободить опорные выступы 3 из отверстий 5 на панели 1. Пружина 10 при этом самостоятельно освобождается от взаимодействия с опорным элементом 9 панели 1 и остается зафиксированной одним концом нз клавише 2.

Предлагаемая конструкция была реализована на фрагменте клавиатуры с клавишами шириной 10 мм, длиной 20 мм и многовитковой пружиной 2 мм с толщиной проволоки 0,2 мм. Ширина клавиши при этом в два раза уже по сравнению с клавишами прототипа.

Достоинством предлагаемой конструкции является технологичность ее деталей, простота сборки, отсутствие сложностей на пути ее автоматизации, а также высокая надежность ее работы,

Формула изобретения Клавиатура, содержащая панель с отверстиями и опорным элементом, электроконтакты контактной платы, клавиши, каждая из которых выполнена с опорными выступами и толкателем, нижняя часть которого входит в зацепление с панелью, при этом клавиши установлены на панели с возможностью поворота и воздействия толкателя на контактный узел, возвратную пружину, взаимодействующую с опорным элементом и клавишей, средство фиксации пружины, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов клавиши с одновременным повышением технологично сти, возвратная пружина выполнена много- витковой, а средство фиксации пружины выполнено на внутренней поверхности клавиши и размещено между опорными выступами клавиши и опорным элементом на панели и соединено с одним из концов мщо- говитковой п ружины.

Использование в системах ввода и преобразования информации в качестве клавиатур или тастатур Сущность изобретения: возвратная пружина одним концом упирается в опорный элемент на панели, а другой ее конец фиксируется в клавише средством фиксации, которое расположено между опорными выступами клавиши и опорным элементом на панели. Конструкция характеризуется малым числом деталей и простотой сборки. 1 ил.