CN102741772A - 双独立按钮旋钮组件 - Google Patents

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Abstract

本发明包括一种旋钮组件，该旋钮组件提供沿着双独立旋钮（12，16）的轴线的平移和旋转运动。本发明控制壳体（24）内的电子设备，而不需要突出到壳体内。没有突出到壳体内的凸起避免了壳体内的电子设备暴露给环境污染或电磁干涉。双独立按钮旋钮组件的部件可以在不需要O形环、垫圈、或任何其他施加的密封件的情况下操作，以便阻止污物进入壳体内部。

Description

双独立按钮旋钮组件
相关申请
本发明是2008年10月7日提交的U.S.专利申请系列No.12/246,743的部分连续申请，该申请结合在此作为参考。
技术领域
本发明大体涉及一种旋钮组件。更具体地，本发明涉及一种双独立按钮旋钮组件，该组件对位于壳体中的电子设备提供无接触控制，而不需要与壳体的内部直接物理接触。
背景技术
在许多其中空间处于最优的电子壳体中，控制功能总是被固定在单个控制旋钮中。例如，具有多个旋转位置、用于致动多个电子功能的旋钮可以与按钮开关结合，该按钮开关可以仅仅具有用于使电子设备开/关功能的一个功能。虽然能够在壳体中进行电子设备的多个控制功能，但是传统的旋转按钮控制使壳体的组件复杂并且使控制旋钮的替换更加困难。附加地，需要用于传统旋转按钮控制的复杂壳体阻止使用更加复杂、多种功能的旋转按钮旋钮。
典型地，传统的控制旋钮组件需要突出到电子设备的壳体内，以便将各种控制传递给电子设备。凸起在壳体内形成开口，这可能对电子设备造成环境污染和电磁干涉（EMI）。
为了减弱与环境污染和EMI相关的风险，这种类型的操作控制旋钮具有被利用的O形环、垫圈或其他应用的密封剂。这又可以是复杂的并且可以进一步使组件或者对控制旋钮的维修变复杂。而且，因为控制旋钮需要凸出件被插入到壳体内，因而凸出件占据壳体的内部容积的一部分，该部分可以更好的用于其他目的。
如将进行解释的，本发明提供了一种旋钮组件，因为本发明的旋钮组件不需要对壳体的任何侵入，也不会与壳体的内部电子设备直接接触，因而该旋钮组件相对于传统的旋钮组件具有优点。如将描述的，本发明提供了一种按钮和双旋钮组件，该组件无接触地控制电子设备，而没有进入电子设备的壳体内部，并且没有直接接触电子设备。
发明内容
为了满足该需要和其他需要，并且考虑本发明的目的，本发明提供了一种旋钮组件，该旋钮组件包括两个编码器，该两个编码器布置在壳体的内部，并且包括两个磁铁的双独立按钮旋钮布置在壳体的外部。壳体的界面板布置在编码器和旋钮组件之间并且将壳体的内部与双独立旋钮物理地隔离。界面板阻止进入壳体的环境泄漏和电磁干涉。编码器被构成为使内旋钮和外旋钮解码为角度旋转，并且将相应控制功能传递给壳体内的电子设备。对应于具有按钮功能的内旋钮内部的磁体的编码器被构成为将轴向平移解码和传递给壳体内部的电子设备作为进一步控制功能。
本发明的另一个实施例提供了一种控制单元，该控制单元包括旋钮组件。旋钮组件包括布置在壳体内部的两个编码器，并且包括两个磁体的旋钮组件布置在壳体的外部。内旋钮用作提供旋转运动的旋钮和提供轴向平移的按钮。外旋钮提供与内旋钮的独立旋转运动。按钮可以独立于旋钮的任何旋转运动而被按动。壳体的边界表面布置在编码器和旋钮组件之间并且将壳体的内部与双独立按钮旋钮组件物理地分离。边界表面阻止了环境泄漏和进入壳体的电磁干涉。编码器被构成为使两个旋钮的角度取向和内按钮旋钮的轴向平移解码。
而且，本发明包括一种控制布置在壳体内的电子设备的方法。该电子设备可以由以下步骤控制：（a）按压布置在壳体外部的内按钮旋钮，（b）轴向地旋转内旋钮，（c）使内旋钮的平移和旋转位置与布置在壳体内部的第一编码器无接触地通信，而没有在内旋钮和第一编码器之间有任何物理接触，和（d）通过第一编码器使内旋钮的平移和旋转位置解码并且独立地致动电子设备的至少一个控制功能。该方法可以进一步包括以下步骤：（e）使外旋钮轴向地旋转，（f）使外旋钮的旋转位置无接触地与布置在壳体内部的第二编码器通信，而没有在外旋钮和第二编码器之间有任何物理接触，（g）通过第二编码器使外旋钮的旋转位置解码，和（h）致动电子设备的另一个独立控制功能。
可以理解，前述一般说明和下面详细描述是示例性的，但是并不限制本发明。
附图说明
本发明在参考随附附图并从下面详细描述中更好地理解，以下附图被包括在下面附图：
图1是根据本发明一个实施例的卡扣按钮、双独立旋钮组件的透视图；
图2示出图1中示出的旋钮组件的横截面；
图3是图2中示出的旋钮组件的分解横截面视图；
图4是图1中旋钮组件的分解透视图；
图5是本发明一个实施例的概念性视图，包括与图4中示出的内旋钮磁铁和外旋钮磁铁操作的两个编码器。
具体实施方式
本发明包括按钮双独立旋钮组件。如将进行解释的，旋钮组件提供了沿轴线的旋转运动和平移行进。不像传统的旋钮和开关，本发明控制壳体内的电子设备，而不需要突出到壳体内部。不像传统的旋钮和开关，本发明能够进行通过使用两个独立旋钮的无接触多功能控制。本发明的部件可以在不需要O形环、垫圈、或者在旋钮组件和壳体之间的任何其他施加的密封件的情况下进行操作。
因为旋钮没有突出通过壳体的部分，因而本发明的按钮旋钮组件提供了许多优点。例如，（1）没有其中环境污染或电磁干涉（EMI）可以进入的壳体的泄露路径；（2）壳体的内部容积（指示为对旋钮的界面）比具有相同控制功能的传统旋钮需要的内部容积更小；（3）因为凸台不必伸入壳体内，因而可以使用壳体上的大凸台以便引导旋钮的旋转；和（4）不需要密封旋钮和对旋钮的任何壳体界面的密封剂或粘合剂。
此外，传统旋钮和开关需要多个步骤和工具以便组装开关组件的部件。一方面，本发明的按钮旋钮组件使组件处理简化。例如，（1）旋钮可以在不需要任何工具的情况下被组装和替换；和（2）旋钮可以被组装和替换，而不需要进入壳体的内部，藉此避免壳体的内部部件的暴露从而污染外部环境。另外，如果旋钮被损坏，壳体密封剂不会被危及。而且，本发明的按钮旋钮组件提供了双独立旋钮，该双独立旋钮能够对使用者提供附加的无接触功能性。通过与附图一起参考下面描述可以理解这些和其他益处。
首先参考图1，图1示出本发明的一个实施例。按钮旋钮组件大体指示为10。图1中示出内旋钮16、外旋钮12、灰尘防护罩30和界面板24，旋钮组件可以被附接到该界面板。接着参考图2、3和4，本发明包括圆柱形突起，该圆柱形突起从壳体25的限定凸台24b的界面板24向外部延伸。外旋钮12与壳体25的凸台24b连接，内按钮旋钮16与凸台24b的腔24e连接。第一磁体22被插入按钮旋钮16中的中心孔内、按钮旋钮的邻近界面板24的腔的底部24c的底端。可以是磁条18的第二磁铁邻近壳体25的外边界表面24f的外旋钮12中的狭槽内。磁条18可以是多孔环磁体，并且可以例如包括44个孔。
磁体22的旋转和平移位置通过布置在壳体25内（图5所示）的第一编码器51读取。如将进行描述的，磁铁22和编码器51一起作为第一控制单元通过腔底部24c通信，藉此对使用者提供用于操作壳体25内的电子设备52的各种模式和功能的控制。
外旋钮12和磁条18一起作为一个组件旋转。当旋钮和磁铁组件旋转时，磁条18在编码器50上旋转。每个磁级反向由编码器50感测，然后该编码器提供外旋钮12相对于壳体25内的电子设备52的相对旋转位置（如图5所示）。如将进一步描述的，一起用作第二控制单元的磁条18和编码器50通过外边界表面24f通信，藉此给使用者提供用于操作壳体25内的电子设备52的各种模式和功能的控制。
卡扣圆顶20位于按钮16和腔底部24c之间（参见图2和3）。卡扣圆顶20利用其中心部分定位成远离壳体25的界面板24，以便使内按钮旋钮16偏离腔底部24c。O形环28将旋钮组件密封并且防止颗粒积聚在旋钮组件10的内部。灰尘防护罩30被插入外旋钮12和内旋钮16之间，以便阻止颗粒的污染，并且使位于外旋钮12中心的内旋钮16定中心（参加图2和4）。
外旋钮12在凸台24b处接合壳体25，如图2所示，而没有进入壳体25的内部。外旋钮12包括卡扣保持结构12b（图3）。凸台24b可以被机加工成提供周向狭槽24d，以便接受和接合保持结构12b。卡扣保持结构12b周向地环绕凸台24b的外面并且有效地将外旋钮12保持到壳体25。该附接方式易于装配和替换，并且消除侵入或敞开到壳体内部的任何需要。
内旋钮16被接纳和座落于凸台24b的腔24e内。内旋钮16利用围绕内旋钮16基部的唇边16b被凸台24b接收（capture）。保持环26和O形环28还帮助接收内旋钮16。该布置接收内旋钮，同时在旋转任一个旋钮时有效地脱开内旋钮和外旋钮之间的任何扭矩。保持环26和O形环28还阻止旋钮之间的意外旋转。
在操作中，内按钮旋钮组件包括围绕z轴线40的旋转运动和沿z轴线40的平移行进。这样，在至少一个实施例中，内旋钮16具有按钮的功能。可以独立于任何旋转运动而朝向壳体25沿z轴线40压下内旋转。卡扣圆顶20的弹簧状偏压件在按压内按钮旋钮组件以致动壳体25内的电子设备52时对使用者提供了触觉反馈。卡扣圆顶20弹回，从而推动按钮至其前面的未按压状态。
磁铁22相对于z轴线40的角位置和平移位置可以通过顺序地按压、旋转和释放旋钮16而变化。该变化可以通过编码器51（图5）确定，该编码器布置在腔底部24c的底侧上。作为一个示例，内旋钮16可以按压并且旋转通过预期的角度θ。当使用者需要例如致动功能“A”时，角度θ可以由编码器51确定。接下来，编码器51可以致动电子设备52中的功能“A”。作为另一个示例，控制功能可以通过按压和释放内按钮旋钮16而被致动。在按压和释放时，当旋钮瞬时间运动更靠近编码器51时，编码器51可以检测磁铁强度的变化。当例如需要致动功能“B”时，该磁性变化可以由编码器51解释。
将理解的是，功能“A”和“B”可以为需要控制电子设备52的任何功能。例如，功能“A”可以是“致动I.R.模式”，功能“B”可以是“开/关”。类似地，外旋钮12相对于z轴线40的相对角位置可以通过旋转外旋钮而改变。该变化可以通过编码器50被解码或者解释（图5），该编码器布置在外边界表面24f的底侧上。例如，外旋钮12可以围绕z轴线40旋转角度θ。当需要例如致动功能“C”时，外旋钮12的位置中的相对变化可以由编码器51确定。接着，编码器51可以致动电子设备52内的功能“C”。
图3和4示出双独立按钮旋钮组件10相对于界面板24的分解视图，该界面板位于壳体25的顶部上。如图所示，磁体22可以被插入内旋钮16的孔内。磁条18可以插入外旋钮12的周向狭槽内。然后，灰尘防护罩30可以从顶部插入外旋钮12内。保持环26和O形环可以从底部插入外旋钮12内，接着插入内旋钮16内。
卡扣圆顶20可以放置在磁体22和按钮16下方的凸台24b的腔24e内（图2）。如已经描述的，当内按钮旋钮16被按压时，卡扣圆顶20给使用者提供了触觉反馈。
外旋钮12包括沿周向布置的保持结构12b，该保持结构可以通过周向狭槽24d而紧固到凸台24b。匹配的狭槽24d沿周向接收保持结构12b，籍此将双独立按钮旋钮组件10接收至壳体25。
图5是本发明一个实施例的横截面视图，示出位于编码器50和51和双独立按钮旋钮组件10之间的关系，其中双独立按钮旋钮组件包括磁体22和18。编码器50和51整体被布置在壳体25内，并且分别在外边界表面24f和腔底部24c处通过界面板24与按钮旋钮组件10分离。磁体22的旋转和平移位置通过编码器51磁性地感测到，而不需要任何直接接触。类似地，磁条18的旋转通过编码器51磁性地感测到，而不需要任何直接接触。这提供了磁体和它们相应编码器之间的无接触通信。
因为双独立按钮旋钮组件10的无接触通信，因而它完美地适于苛刻的环境。该双独立按钮旋钮组件是可靠的并且免受不利的环境条件，例如灰尘、湿气、变化和电磁干涉。磁体22和编码器51可以通过厚度T横过腔底部24c分离，该厚度例如可以在0.5－1.8mm之间变化。磁条18和编码器51可以类似地通过厚度T横过外边界表面24f分离，该厚度例如可以在0.5－1.8mm之间变化。
虽然本发明参考特定实施例被示出和描述，但是本发明不限于所示的细节。而是，可以在权利要求的等同物的范围和内的细节中进行多种变化，而没有背离本发明。

Claims (20)

1.一种旋钮组件，包括：
布置在壳体内的第一编码器和第二编码器，
布置在所述壳体外部的内旋钮和外旋钮，和
所述壳体的界面板，其布置在所述编码器和所述旋钮之间，用于使进入所述壳体内的环境泄漏和电子干涉路径最小化，以及使所述壳体的内部与所述旋钮隔离，
其中，所述第一编码器被构造成使所述内旋钮的角取向解码，和
所述第二编码器被构造成使所述外旋钮的角取向解码。
2.如权利要求1所述的旋钮组件，其中，所述第一编码器被构造成将所述内旋钮的轴向平移解码。
3.如权利要求1所述的旋钮组件，其中，所述界面板在所述旋钮和所述编码器之间没有用于使所述旋钮的电导体或物理元件进入所述壳体的内部内的任何物理开口。
4.如权利要求1所述的旋钮组件，其中，所述内旋钮包括第一磁体，所述第一编码器被构造成使所述第一磁体的绝对或相对角旋转解码为控制功能。
5.如权利要求2所述的旋钮组件，其中，所述内旋钮包括第一磁体，所述第一编码器被构造成使所述第一磁体的轴向平移解码为控制功能。
6.如权利要求1所述的旋钮组件，其中，所述外旋钮包括第二磁体，所述第二编码器被构造成使所述第二磁体的相对角旋转解码为控制功能。
7.如权利要求6所述的旋钮组件，其中，所述第二磁体是包括磁条的多孔环磁体。
8.如权利要求1所述的旋钮组件，其中，所述壳体包括从所述界面板延伸的圆柱形凸起，用于为所述内旋钮和所述外旋钮提供凸台。
9.如权利要求8所述的旋钮组件，其中，所述内旋钮包括：插入所述凸台内的沿周向突出的唇边；和保持环，该保持环接合所述沿周向突出的唇边，以便将所述内旋钮保持在所述凸台内。
10.如权利要求8所述的旋钮组件，其中，所述外旋钮包括卡扣保持结构，所述凸台包括周向狭槽，所述卡扣保持结构与所述周向狭槽互锁，以便在所述凸台处将所述外旋钮附接到所述壳体。
11.如权利要求1所述的旋钮组件，其中，所述旋钮组件包括触觉反馈机构，所述触觉反馈机构被夹在所述内旋钮和所述壳体的所述界面板之间，当所述内旋钮被轴向平移时，所述触觉反馈机构给使用者提供反馈。
12.如权利要求11所述的旋钮组件，其中，所述触觉反馈机构包括卡扣圆顶。
13.一种包括旋钮组件的控制单元，包括：
布置在壳体内部的第一编码器和第二编码器，
布置在所述壳体外部的内旋钮和外旋钮，和
所述壳体的边界表面，该边界表面置于所述编码器和所述旋钮之间，用于阻止进入所述壳体内的环境泄漏和电子干涉路径，
其中，所述第一编码器被构造成使通过内按钮旋钮的第一角度的角旋转解码为第一控制功能，并且将内按钮旋钮的轴向平移解码为第二控制功能，和
所述第二编码器被构造成使通过所述外旋钮的第二角度的另一个角旋转解码为第三控制功能。
14.如权利要求13所述的控制单元，其中，第一磁体布置在所述内按钮旋钮中，第二磁体布置在所述外旋钮中，所述第一编码器在没有任何电导体的情况下使所述第一磁体的所述角旋转和所述轴向平移解码，所述第二编码器在没有任何电导体的情况下使所述第二磁体的所述角旋转解码。
15.如权利要求13所述的控制单元，其中，所述壳体包括从所述边界表面延伸的圆柱形凸起，该圆柱形凸起限定具有腔的凸台，所述凸台包括周向狭槽，所述外旋钮包括卡扣保持结构，所述内旋钮插入所述凸台的所述腔内，并且所述卡扣保持结构接合所述周向狭槽，以便将所述外旋钮附接到所述壳体。
16.如权利要求13所述的控制单元，其中，所述旋钮组件包括位于所述内旋钮和所述壳体的所述边界表面之间的触觉反馈机构，当所述内旋钮被轴向平移时，所述触觉反馈机构给使用者提供反馈。
17.一种用于控制布置在壳体内的电子装置的方法，该方法包括以下步骤：
使布置在所述壳体外部的内按钮旋钮轴向平移；
使所述内旋钮轴向旋转；
使所述内旋钮的平移和旋转位置无接触地通信到布置在所述壳体内部的第一编码器，而在所述内旋钮和所述第一编码器之间没有任何物理接触；
通过所述第一编码器使所述内旋钮的平移和旋转位置进行第一解码步骤；和
响应所述第一解码步骤而致动电子装置中的第一功能。
18.权利要求17所述的控制电子装置的方法，进一步包括以下步骤：
使外旋钮轴向旋转；
使所述外旋钮的旋转位置无接触地通信到布置在所述壳体内部的第二编码器，而在所述外旋钮和所述第二编码器之间没有任何物理接触；
通过所述第二编码器使所述外旋钮的旋转位置进行第二解码步骤；和
响应所述第二解码步骤而致动电子装置中的第二功能。
19.权利要求17所述的控制电子装置的方法，其中，第一磁体布置在所述内旋钮中，第二磁体布置在所述外旋钮中，所述第一磁体无接触地通信所述内旋钮的平移和旋转位置，所述第二磁体无接触地通信所述外旋钮的旋转位置。
20.权利要求17所述的控制电子装置的方法，其中，使所述旋钮轴向平移将夹在所述内旋钮和所述壳体之间的触觉反馈机构偏压，并且给使用者提供反馈。
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