Sonnensee GmbH

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ÖSTERREICH

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Tastatur auf bistabiler Feder

Die Tastatur auf der bistabilen Feder gehört zu den Elementen der Nutzerinterfaces, insbesondere zu Mobiltastaturen. Die Tastaturen sind weit verbreitet, weil sie eine intuitiv verständliche und nutzerfreundliche Weise der Interaktion mit Computern und elektronischen Peripheriegeräten darstellen. Die Entwicklung der Mobilelektronik erfordert eine höhere Mobilität und Ergonomie der Nutzerinterfaces, darunter auch der Tastaturen. Es gibt unterschiedliche zusammenrollende Tastaturen, die im eingerollten Zustand tragbar sind und, bei Bedarf, ausgerollt und genutzt werden können.

Aus der WO 2015/100396 A1 ist ein flexibles Armband mit einem Display bekannt, welches eine flexible Unterstützungsstruktur 16 aufweist, welche aus Stoff, Leder, Plastik oder Metall gebildet sein kann [Abs. 237], Bei der Unterstützungsstruktur 16 handelt es sich somit grundsätzlich nicht um ein bistabiles Element wie nach der vorliegenden Erfindung, da die meisten der vorgeschlagenen Materialien schon grundsätzlich nicht geeignet sind ein bistabiles Element wie nach der vorliegenden Erfindung definiert zu bilden. Darüber hinaus offenbart Abbildung 47 A bis F flach ausgebildet ist. Eine bistabile Feder erfordert jedoch eine räumliche Krümmung quer zur Längsachse um 2 stabile Zustände, nämlich die ausgestreckte geradlinige und die gekrümmte Form jeweils stabil zur Verfügung stellen zu können. Das flexible Armband weist eine zweite flexible Unterstützungsstruktur 850 auf (Figuren 47 A bis F) welches aus Stoff, Gummi, Leder, Nylon oder Plastik gebildet sein kann (Abs. 239). Für das Element 850 gelten somit dieselben Einschränkungen wie bereits zum Element 16 ausgeführt. Eine bistabile Feder kann aus diesen Materialien nicht gebildet werden. Die voranstehend beschriebene Ausführungsform offenbart somit kein Multistabiles Element, welches 2 bistabile Federn aufweist. Diese sind auch nicht über Querstege miteinander verbunden. Nach einer weiteren Ausführungsform welches in den Figuren 60 A bis E dargestellt ist, weist das Armband 2 übereinanderliegende bistabile Federn auf. Dieser Aufbau soll die Biegsamkeit des Armbands insgesamt beschränken (Abs. 329). Die bistabilen Federn sind in direkten Kontakt miteinander und zueinander beweglich gelagerte verbunden (Abs. 329, 341 ). Aus der WO 2015/100396 A1 geht keine Anordnung von 2 bistabilen Federn hervor, welche fest miteinander verbunden sind

Eine Besonderheit solcher Lösungen ist die Sperrigkeit der Tastatur und die Notwendigkeit, diese von Hand ein- und auszurollen, was dem Nutzer in bestimmten Situationen Einschränkungen bereiten kann. Außerdem gibt es tragbare virtuelle Tastaturen, z. B. mit Laserprojektion, oder Sensortastaturen in Form eines Schlagrings. In diesem Fall bekommt der Nutzer eine mehr kompakte Lösung, es entstehen aber neue Einschränkungen: für die Projektionstastatur ist ein bestimmter Grad der Beleuchtungsstärke des Umfelds erforderlich, und die Sensortastatur begrenzt teilweise die Fingerbewegungen des Nutzers u. ä.

Deshalb wäre es erwünscht, eine mehr kompakte, mobile und ergonomische Tastatur zur Nutzung im breiten Bereich der Änderungen der Beleuchtung und ohne zusätzliche Einschränkungen für den Nutzer zu schaffen.

Hiermit wird die Tastatur auf bistabiler Feder vorgestellt, die mit der Bewegung einer Hand an das Handgelenk angelegt und davon abgenommen werden kann, wodurch die Hände frei bleiben können und die Tastatur jederzeit bei Notwendigkeit benutzt werden kann.

Bevorzugte Ausführungsformen sind in der Beschreibung und den Figuren angegeben.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Die Tastatur auf bistabiler Feder: 1 - die Tastatur, 2 - die Tasten, 3 - die flexible Platine, 4 - die Feder (multistabiles Element), 5 - feste Elemente, 6 - Faltlinien, 7 - flexibler Korpus, 8 - aufklappbares Faltband.

Fig. 2 Anlegen und Abnehmen der Tastatur im Korpus in Form eines Armbands: a, b, c - das Anlegen; d, e, f - das Abnehmen

Fig. 3 Tastatur mit dekorativen Einlegestücken: 7 - der Korpus; 9 - dekorative Einlegestücke.

Fig. 4 Interface-System, das immer bei der Hand ist: 10 - die Tastatur; 11 - das Terminal.

Das Wesentliche besteht darin, dass die Tastatur 1 in Form von Reihen von Tasten 2, beispielsweise auf einer flexiblen Platine 3, auf einer modifizierten bistabilen Feder als multistabiles Element 4 befestigt ist, wie das in den Fig. 1 a und 1 b gezeigt ist.

Das multistabile Element 4 kann aus zumindest zwei bistabilen Federn gebildet sein, die durch harte/steife Elemente 5 an den Enden der Bistabilen Federn so verbunden sind, dass die Federn die bistabile Eigenschaft beibehalten und die ganze Konstruktion sich unter der äußeren Einwirkung ein- und ausrollen lässt, indem sie eine der zwei stabilen Lagen annimmt, wie in Fig. 1 b gezeigt ist. Dabei sind vorzugsweise an jeder der Federn neben den Rändern zusätzliche Faltlinien 6 vorgesehen, wie aus den Fig. 1 a und 1 b hervorgeht, wodurch isolierte Bereiche mit Bistabilität an den Federn entstehen und bei der Einwirkung auf einen einzelnen Bereich einer Feder die erhaltene Einrollkraft nicht vollständig auf die andere Feder übertragen wird.

Die dabei durch die erste bistabile Feder freigesetzte Kraft ist nicht ausreichend, um die andere Feder einrollen zu lassen. In diesem Fall muss man zum Zusammenrollen des ganzen Elementes gleichzeitig auf beide Federn einwirken. Die Einwirkung nur auf eine der Federn führt nicht zum Zusammenrollen des ganzen Elements. Dies kann für die Verwendung des multistabilen Elements als Basis für eine Tastatur von wesentlicher Bedeutung sein.

Nach einer Ausführungsform weist das multistabile Element zwei bistabilen (Flach)fe- dern auf, die durch zwei flache starre Platten (2), welche auch als Querstege bezeichnet werden können, zusammengehalten werden

Querstege können an den gegenüberliegenden Enden und parallel zur Aufrollachse der Federn angeordnet sein (Abb. 1 a).

Zwischen den Flachfedern bleibt bevorzugt ein rechteckiger Spalt, wie in Abbildung 1 a zu sehen ist.

Bistabile Federn haben vorzugsweise die Form einer langgestreckten (Metall-)Platte, die quer zu ihrer Längsrichtung B eine (gleichmäßig) gebogene/gewölbte Form aufweist.

In einer Ausführungsform sind die starren Platten mit den bistabilen Federn durch Laserschweißen mit einer gebogenen Formnaht verbunden. Die Federn können die starre Platte bis zu einer Tiefe überlappen, die der Breite einer Feder entspricht. Die Kanten aller Teile in den Verbindungsbereichen weisen vorzugsweise abgerundete Fasen auf. Der Teil der bistabilen Feder, der auf der Platte aufliegt, ist abgeflacht. Vorzugsweise ist die Faltlin ien/Kn ickl inie (7) an Endabschnitten der bistabilen Feder(n) ausgebildet. Ein Endabschnitt kann als ein Teil der bistabilen Feder in der Nähe der starren Platten beschrieben werden, insbesondere in einem Übergangsbereich zu einem Teil der bistabilen Feder, der mit der starren Platte verbunden ist.

Grundsätzlich ist ein Knick/eine Faltlinien vorzugsweise ein schmaler, gerader Abschnitt eines Federelements, in dem die ursprüngliche Kurve im Querschnitt zu einer geraden Linie wird. Betrachtet man die Feder von der Seite, kann sie wie eine Welle aussehen.

Außerdem bilden die harten/steifen Elemente 5 an den Federrändern und/oder der Spalt zwischen den Federn ein Befestigungssystem, an dem ein Korpus 7 befestigt werden kann, wie in Fig. 1 d gezeigt ist. Um das Fassen am Rand des Korpus mit der Hand bequem zu machen, kann eines der harten Elemente größer als das andere sein. Der Korpus mit dem eingebauten multistabilen Element kann ein Armband darstellen, das z. B. ans Handgelenk angelegt werden kann. Dabei können, zum handlichen Tragen, am Korpus 7 auf einer Seite das aufklappbare Faltband 8, vorzugsweise mit verstellbarer Länge und einem Verschluss, z. B. einem Magnetverschluss, und auf der anderen Seite das Gegenstück eines Magnetverschlusses befestigt werden.

So kann solch ein Armband durch das Fassen mit einer Hand an der Seite mit dem Gegenstück des Magnetverschlusses und durch die Bewegung senkrecht zur Achse des Zusammenrollens der bistabilen Federn in Richtung Handgelenk angelegt werden, dabei lässt sich das multistabile Element unter der Wirkung der Trägheit zusammenrollen und das aufklappbare Faltband verschließt sich, wie in Fig. 2c gezeigt ist.

Das Abnehmen des Armbandes erfolgt auch mit der Bewegung einer Hand, indem man es an der Seite mit dem Gegenstück des Magnetverschlusses fasst, den Verschluss mit einem Finger verschiebt und das ganze Armband vom Handgelenk hinunterzieht. Dabei rollt sich das multistabile Element beim Abstreifen vom Handgelenk automatisch aus und fixiert das Armband im offenen Zustand, wie in den Fig. 2e und 2f gezeigt ist. Die Dicke des multistabilen Elements 4 kann mit der Dicke einer bistabilen Feder gleich sein, was erlaubt, das Armband mit dem multistabilen Element in Form eines dünnen Bandes zu erhalten, wenn es ausgerollt und in Form eines breiten Armbandes, wenn es zusammengerollt und, z. B. ans Handgelenk angelegt ist. Die Höhe des Bogens h einer der beiden bistabilen Federn des multistabilen Elements im ausgerollten Zustand kann kleiner sein, als die Höhe des Bogens H einer einzelnen breiten bistabilen Feder, welche dieselbe Breite hat wie zwei schmale bistabile Federn des multistabilen Elements zusammengenommen. Dadurch hat das multistabile Element eine kleinere Dicke im ausgerollten Zustand, als eine bistabile Feder der gleichen Breite, wie in Fig. 2c zu sehen ist, und das Armband ist dadurch dünner.

Die flexible Tastatur 2 kann eine flache biegsame Struktur, beispielsweise in Form von Reihen von Tasten auf der elektronischen Platine 3 über jeder bistabilen Feder darstellen (Fig.1 b). Die Tasten können demnach beispielsweise auf einzelnen Platinen oder in Gruppen gemeinsam auf einer oder mehreren Platinen vorgesehen sein. Die Konstruktion jeder einzelnen Taste kann unabhängig voneinander mechanisch, sensorisch oder kombiniert sein. Die Tastatur auf der bistabilen Feder kann in einen flexiblen, vorzugsweise elastischen Korpus 7 eingebaut sein, wie das in Fig. 1 d dargestellt ist, und als Armband genutzt werden. Der Korpus kann eine biegsame elastische Umhüllung darstellen, die die ganze Konstruktion, also das multistabile Element und die Taten/Tatstatur (vollständig) abdeckt. Unmittelbar über den Symbolen kann der Korpus lichtdurchlässig sein, wodurch eine Beleuchtung der Tasten bereitgestellt werden kann, wenn solche in der Konstruktion der Tastatur vorgesehen ist. Der elastische Korpus kann als verbindende Tragkonstruktion für Tasten bzw. Dekoreinlegestücke ausgestaltet sein. Die Dekoreinlegestücke können in Form harter Elemente ausgebildet sein. Solch eine Konstruktion erhält man, z. B. nach der Methode des Zweikomponentengießens (Abb. 3). Dadurch kann die Biegsamkeit der ganzen Konstruktion beibehalten werden. Dadurch kann jedoch auch die Oberfläche der Symbole einen Spiegel-, Metall- oder Keramikeffekt bekommen, was sonst mit elastischen Materialien nicht möglich wäre. Zur Verbesserung der ästhetischen Eigenschaften bzw. für ein besseres taktiles Feedback bei der Nutzung der Tastatur können einzelne Tasten durch Perforation voneinander getrennt werden. Bei der Verbindung dieser Methode mit den Materialien mit dem Soft-touch-Effekt wird die Nutzung der Tastatur angenehmer und mehr komfortabel. Möglich ist auch das Funktionieren der Tastatur mit der Nutzung des peripheren Sehvermögens oder die blinde Nutzung, wenn die taktile Rückwirkung eindeutig da ist. Außerdem lässt die Tastatur mit der Perforation und der Soft-touch-Oberfläche im ans Handgelenk angelegten Zustand die Haut des Handgelenks atmen, weil die innere Oberfläche der Tastatur nicht dicht an der Haut des Handgelenks liegt und somit Luftkanäle bildet.

Die entwickelte Tastatur kann das Bedienelement eines mobilen drahtlosen Interfaces sein, insbesondere wenn das Modul der drahtlosen Verbindung in den Korpus eingebaut ist. Der Nutzer kann das Bedienelement am Handgelenk tragen und dieses, wenn nötig, z.B. für die Eingabe des gefragten Kodes, verwenden, wie beispielhaft in Fig. 4 dargestellt ist.

Außerdem können äußere Systemelemente oder andere Nutzer Signale oder Anfragen an das Bedienelement / das Armband senden, für die der Nutzer eine Antwort generieren kann, beispielsweise indem er eine Kodekombination über die Tastatur eingibt und absendet, z. B. beim Spiel, wo ein Kennwort für die Teilung der Spielteilnehmer auf Freund-Feind erforderlich ist oder am Terminal, das Dienstleistungen mit Verifizierung des Nutzers gewährt. Ein solches System des mobilen Interfaces erlaubt es, eine Einrichtung für die Eingabe von Informationen immer bei sich zu haben, dabei bleiben die Hände frei.