Tastenhebel-Mechanismus, insbesondere für mechanische Schreibmaschinen
Die Bewegungsübertragung zwischen Taste und Typenhebel bei nichtelektrischen Schreibmaschinen hat die Konstrukteure immer wieder beschäftigt. Das Streben ging nach möglichst geringer Tasttiefe, leichterem Anschlag der Taste und schnellerer Bewegung des Typenhebels, um rascher schreiben zu können. Die einfache physikalische Grundregel: Arbeit = Masse x Weg zwang einerseits dazu, die bewegte Masse möglichst klein zu halten; anderseits verbesserte man die Leistung der Schreibmaschine durch Hebelanordnungen, bei denen eine Beschleunigung der Typenhebel auf ihrem ganzen Weg erzielt wurde. Der Fingeranschlag wurde dadurch weicher, da die Arbeit des Fingers auf die ganze Tasttiefe verteilt ist.
Ferner soll die Zahl der Zwischenhebel (Masse) und damit der Lager (Reibung) möglichst gering sein. Zudem werden Schreibmaschinen bevorzugt, bei denen jede Taste einigermassen gerade nach unten geht und keine spürbare Bewegung aus ihrer normalen Lage heraus macht. Diese letzteren Erfordernisse werden auch bei modernen mechanischen Schreibmaschinen durch sehr lange horizontale Tastenhebel erfüllt, was aber dem Grundsatz zuwiderläuft, die zu bewegende Masse so klein wie möglich zu halten.
Demgegenüber ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft der Taste an zwei am Chassis angelenkten kurzen Hebeln von höchstens 2-3 cm Länge angelenkt ist, wobei der obere Hebel länger ist als der untere Hebel, und dass deren Längen sowie die Länge des Schaftes vom oberen Gelenk bis zum Tastenscheitel und schliesslich die gegenseitige Lage der vier Gelenke so gewählt ist, dass die radialen Ausschwenkungen des Tastenschaftes beim Abund Aufwärtsbewegen an einem Punkte aufgehoben werden, der mit dem Tastenscheitel zusammenfällt, und somit die Taste beim Anschlag durch einen Finger sich geradlinig nach unten bewegt.
Durch diese Anordnung und eine nach unten abgekröpfte Verlängerung des unteren Hebels ist ein günstiger Ansatzpunkt für die Weitergabe der dadurch vergrösserten Bewegung an steife Zugdrähte, die am Ende der Verlängerung angesetzt sind, geschaffen, wobei die gleichförmige Tastenbewegung in eine wenigstens einigermassen gleichmässig beschleunigte Zugbewegung am erwähnten Ansatzpunkte umgewandelt wird, so dass der ganze übrige bewegte Mechanismus samt dem Typenhebel diese Beschleunigung erfährt, was in Verbindung mit der Einsparung an zu bewegender Masse einen geringeren Tastentiefgang als heute an mechanischen Schreibmaschinen üblich ohne härteren Anschlag erlaubt.
Die Zeichnung beschränkt sich der einfacheren Darstellung wegen auf drei Tasten in Seitenansicht, wovon A in Ausgangsstellung, B in mittlerer und C in tiefster Lage ist. Die Erfindung bezieht sich nicht auf die Art der Lager oder ihre Anordnung. Die Zeichnung ist übrigens nur als Beispiel gemeint.
Der einfacheren Erläuterung halber sei die Hebelanordnung verglichen mit einem menschlichen Körper im Profil.
Die Taste 1 entspricht dem Kopf. Der Tastenschaft besteht aus dem Hals 2 und dem Körper 3. Der ganze Tastenschaft ist geführt durch den oberen, längeren Hebel 4 (Arm) und den unteren, kürzeren Hebel 5 (Schenkel). Diese Hebel haben feste Drehpunkte 6 und 7 am nicht dargestellten Chassis der Schreibmaschine und bewegliche Drehlager 8 und 9 am Tastenschaft.
In Fig. A ist die Taste in der Ausgangsstellung. Der Tastenschaft steht bei diesem Beispiel senkrecht. Ebensogut könnte er aber, der Anschlagrichtung der Finger speziell bei den oberen Tastenreihen entsprechend, ein wenig schräg angeordnet werden. Wesentlich ist nicht die vertikale, sondern die geradlinige Tastenbewegung nach unten. Diese wird und zwar gerade für die bei diesem Beispiel vorgesehene Tasttiefe von 11 mm - erzielt durch die passenden Proportionen der vier Längen H (Hals), K (Körper), A (Arm) und S (Schenkel), wobei als Länge H immer die Strecke vom Lagerpunkt 8 bis zum Tastenscheitel 10 gerechnet werden muss. Bei diesem Beispiel ist die Länge H 24 mm, die Länge K 12 mm, die Länge A 21 mm und die Länge S 14 mm. Dadurch wird der Gleichung für die geradlinige Bewegung der Taste: (H + K) :H = A: S entsprochen.
Beim Anschlagen der Taste beschreibt der Arm einen Winkel von etwa 30 , der Schenkel von etwa 45". Es leuchtet ein, dass, wenn die beiden Hebel gleich lang wären, die Taste die bogenförmige Bewegung der beweglichen Lager 8 und 9 mitmachen würde. Die ungleichen Bogenbewegungen dieser Lager heben sich im Scheitelpunkt 10 auf, wenn die vorstehende Gleichung erfüllt ist (es ist eine unendliche Zahl von Variationen möglich), so dass die Taste geradlinig nach unten geht. Sie macht lediglich eine für die Fingerkuppe nicht spürbare Wippbewegung von etwa 2" um eine imaginäre Achse in der Tastenoberfläche.
Fig. B zeigt die Hebelstellung, wenn die Taste den halben Weg zurückgelegt hat. Arm und Schenkel stehen hier parallel und waagrecht, dagegen hat der Tastenschaft eine schwach schräge Stellung eingenommen, entsprechend der verschieden stark ausholenden Bewegung von Arm und Schenkel.
In Fig. C ist die Taste auf ihrem tiefsten Punkt. Der Schaft steht wieder senkrecht wie bei A.
Der Bogen, den der Achspunkt 9 beschreibt, ist gegeben.
Das Gleiche ist der Fall, wenn der Schenkel 5 geradlinig über den Achspunkt 9 hinaus verlängert würde, um am Schenkelende eine vergrösserte Ausholbewegung zu erhalten. Die Lage dieses Bogens ist aber nicht zufällig genau ideal für die Abnahme der beschleunigten Zugbewegung. Der Zugdraht müsste steil nach oben geführt werden und, soll er nicht oben aus der Tastatur herauskommen, umgelenkt werden.
Die in der Zeichnung angedeutete Abkröpfung der Schenkelverlängerung 11 mit der Öse 12, an welcher der Zugdraht 13 befestigt ist, erlaubt, die beschleunigte Zugbewegung in der geeigneten Richtung nach hinten direkt zur Ansatzstelle des Zugdrahtes am Typenhebel zu führen. Durch eine längere Hebelfortsetzung 11 (statt wie dargestellt) kann (wenn notwendig) die Zugbewegung vergrössert werden.
Statt an steife Zugdrähte (wie in der Einleitung erwähnt) kann die Bewegung durch einen flexiblen, noch leichteren Draht 13 je Taste zum Typenhebel weitergegeben werden, wobei dieser Draht in einem ebenfalls biegsamen Hohlkabel 14 gleitbar angeordnet ist. In der Zeichnung ist diese Variante dargestellt.
Fig. D ist eine schematische Darstellung der Hebel einer Tastenkolonne in der Draufsicht. Damit die Taste gut geführt ist, besteht Arm und Schenkel aus je einem Hebelpaar, das zusammen mit den Zwischenstegen 17 aus je einem Stück gestanzt und geformt ist. Falls Spitzenlager verwendet werden, ist eine Anordnung vorteilhaft, bei der die Spitzen federnd in die Lagerbuchsen gedrückt werden.
Die funktionsfertige Anordnung der Tasten jeder Tastenkolonne in einem besonderen Chassisteil und die Verbindung mit den Typenhebeln durch in biegsamen Hohlkabeln gleitenden flexiblen Drähten macht eine Schreibmaschinentastatur möglich, bei der durch eine seitliche Verschiebung der einzelnen Tastenkolonnen den anatomischen Gegebenheiten jeder Hand (schmale, mittlere, breite Hände) Rechnung getragen werden kann.
Die Erfindung will das Maschinenschreiben erleichtern und vorzeitiger Ermüdung vorbeugen. Man ist zur Erkenntnis gekommen, dass viele Erkrankungen der Gelenke, früher einfach als Alterserscheinung hingenommen, nichts anderes sind als zu starke Beanspruchung und damit Abnützung.