Die Erfindung betrifft einen multidirektionalen Funktionsschalter für eine
Steuervorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmalen.
Ein gattungsgemäßer multidirektionaler Funktionsschalter ist aus der
DE 44 30 309 A1 bekannt. Der dort angegebene Tastenschalter zeichnet
sich durch einen Gegenkontaktkörper aus, der über den Festkontaktflächen
auf einer Leiterplatte beweglich ausgeführt ist und an dem eine tellerförmige
Membran angeformt ist, die mit einem zentralen Befestigungselement an der
gedruckten Schaltung fixiert ist. Es sind dabei mehrere Festkontaktflächen
vorgesehen, die paarweise selektiv durch zugeordnete, auf die Längsachse
des zentralen Befestigungselementes bezogen in nicht axialer Richtung
erfolgende Auslenkungen des Gegenkontaktkörpers mittels zugeordneter
Gegenkontaktflächen kontaktierbar sind. Vorteilhafterweise ist der
Gegenkontaktkörper als Wipptaste ausgebildet. Der Tastschalter weist einen
zentralen Druckknopf auf, der in der Ruhestellung des zentralen
Befestigungselementes entlang dessen Längsachse senkrecht zur
gedruckten Schaltung bewegbar ist. Dabei verschiebt er den
Gegenkontaktkörper in axialer Richtung auf die gedruckte Leiterplatte zu,
wodurch alle Festkontaktflächen durch die zugeordneten
Gegenkontaktflächen kontaktiert werden.
Aus der EP 0 640 937 B1 ist eine Folientastatur bekannt, bei der die Betäti
gungselemente gegen die Kraft einer eine Rückstellfeder bildenden kuppen
förmigen Ausformung der Folie oder eines aufgesetzten Teils drückbar sind.
Bei einer Ausführung ist das Betätigungselement als Wippe gelagert, bei
einer anderen Ausführung sind ein Ring und ein zentrisches Betätigungs
element vorgesehen, wobei Ring und zentrisches Betätigungselement unab
hängig voneinander bewegbar sind und zwischen zwei Folien mit Druckele
menten korrespondierend angeordnete Kontaktelemente vorgesehen sind.
Aus der DE 198 53 438 A1 ist eine multidirektionale Tastschalteranordnung
mit einer Gummimatte mit Kontaktbohrungen bekannt, die oberhalb von
Kontaktpaaren auf einer Leiterplatte angeordnet sind. Das Betätigungsele
ment ist dabei sowohl längsverschieblich als auch kippbar angeordnet.
Anstelle einer Gummimatte mit Dom kann auch eine Schaltfolie verwendet
werden. Über die Anordnung der Kontaktpaare ist der Schrift nichts zu ent
nehmen.
Aus der EP 0 337 045 A1 ist ein Kippschalter bekannt, der mit einer Kontakt
matte zusammenarbeitet, die eine Vielzahl von auf einer Umfangsbahn ange
ordneten Domen aufweist. Auf diese Dome greift ein Betätigungselement,
das verschwenkbar angeordnet ist. Über die Art der Ausbildung der Kontakte
ist der Druckschrift nichts zu entnehmen.
Aus der US 6,162,999 ist eine Kontaktanordnung mit einem Betätigungsele
ment bekannt, das verschwenkbar ist, um auf einer Umfangsbahn angeord
nete Kontakte zu betätigen. Über die Kontaktanordnungen selbst ist auch
dieser Schrift nichts zu entnehmen.
Multidirektionale Funktionsschalter der gattungsgemäßen Art werden
beispielsweise in Fernbedienungsgebern für unterhaltungselektronische
Geräte, wie Fernsehgeräte, Hifi-Geräte, DVD-Player, Videorecorder usw.,
verwendet. Es ist dabei bekannt, die Kontaktelemente als Endabschnitte
oder als Ausbuchtungen von Leiterbahnen auszubilden und benachbart
zueinander als Einzelelemente oder in kammförmiger Verzahnung
zueinander anzuordnen. Zum Zwecke des Schließens des Kontaktes wird
sodann ein Überbrückungselement gegen die Kraft einer Federanordnung
auf die Fläche der Kontaktelemente aufgedrückt. Um die Tastenhöhe klein zu
halten, ist es dabei bekannt, für die Überbrückung Schaltfolien oder
Gummimatten mit besonderer domförmiger Ausprägung oberhalb der
Kontaktelemente vorzusehen, um hierüber zugleich eine Rückstellfederkraft
für den betätigten Kontakt sicherzustellen. Die Überbrückung der
Kontaktelemente selbst erfolgt durch ein Überbrückungselement, das an der
Unterseite der Schaltfolie oder Gummimatte oberhalb der zu kontaktierenden
Elemente vorgesehen ist und beispielsweise aus Gummi oder Kunststoff mit
leitendem Materialeinschluß besteht.
Es ist ferner bekannt, bei einer Anordnung mit vier Kontakten, die um 90°
versetzt sind, einen Betätigungsring um eine zentrisch, gesondert betätigbare
Taste anzuordnen, die z. B. als Bestätigungstaste (OK-Taste) vorgesehen
ist, so dass bei gesteuertem Verschieben des Cursors auf einem Bildschirm
durch Druck auf den Betätigungsring in vertikaler und horizontaler Richtung
und danach durch Druck auf die mittlere Taste eine Bestätigung erfolgt und
beispielsweise die ausgewählte Menüfunktion in einem Fernsehempfänger
aufgerufen wird.
Es ist ferner bekannt, zum Verschieben eines Cursors auf einem Bildschirm,
z. B. einer Bildröhre oder einem Flachdisplay, in Abhängigkeit von empfan
genen Fernbedienungssignalen in dem Gerät selbst durch eine gesteuerte
Generatorschaltung den Cursor auf dem Bildschirm fortzubewegen. Zu die
sem Zweck sind in dem Fernbedienungsgeber Aufbereitungsschaltungen
vorgesehen, die die geschlossenen Kontakte beim Kippen des Betätigungs
ringes an um 90° versetzte Stellen auswertet und den Cursor auf dem Bild
schirm in horizontaler und vertikaler Richtung verschiebt. Darüber hinaus ist
eine freie Bewegung eines Cursors auf einem Bildschirm durch Steuerung
mittels eines sogenannten Mikro-Joy-Sticks im Fernbedienungsgeber
möglich. Durch die Bewegung des Mikro-Joy-Sticks werden die Bewegungs
richtung und die Geschwindigkeit in Befehlssignale umgesetzt, die im Bild
schirmgerät durch entsprechende Auswertung eine Cursorführung ermög
lichen.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun
de, einen kostengünstig zu realisierenden multidirektionalen
Funktionsschalter anzugeben, der effizient, beispielsweise in
Fernbedienungsgebern oder Ortsbedienungen für unterhaltungselektronische
Geräte, aber auch in Verbindung mit anderen elektronischen Geräten,
eingesetzt werden kann, leicht betätigbare Bedienelemente aufweist und in
einer Ebene eine Vielzahl von Kontaktverbindungen herzustellen vermag, um
damit Steuerungen, beispielsweise eines Cursors, in jeder Richtung auf dem
Bildschirm zu ermöglichen.
Die Aufgabe löst die Erfindung durch Ausgestaltung eines multidirektionalen
Funktionsschalters mit den im Anspruch 1 angegebenen technischen Lehre.
Basis bei beiden Ausführungsformen ist die Anordnung eines konzentrischen
Kontaktringes als erstes Element eines Kontaktpaares auf einem Schaltungs
träger, z. B. ausgeführt in gedruckter Schaltungstechnologie. Um den konzen
trischen Kontaktring sind ringförmig in geringem Abstand Kontaktelemente in
Form von Ringabschnitten vorgesehen, die über Leiterbahnen mit einer Aus
werteschaltung verbunden sind. In dem Gehäuse des multidirektionalen
Funktionsschalters ist ferner ein Betätigungselement vorgesehen, das in
vertikaler Richtung gegen die Kraft einer Federanordnung nach unten und
seitlich kippbar ist. Dieses Betätigungselement weist einen ringförmigen
Betätigungsansatz oberhalb der ringförmigen Kontaktanordnung aus
Kontaktring und Kontaktelementen auf. Der Betätigungsansatz weist ferner
an der Unterseite gegenüber dem Schaltungsträger nach außen ansteigend
eine Betätigungsfläche als Stirnfläche auf, deren Steigungswinkel in etwa
dem maximalen Neigungswinkel beim Kippen des Betätigungselementes
zum Schließen der einzelnen Kontakte entspricht. An der Stirnfläche des
Betätigungsansatzes sind Überbrückungselemente vorgesehen, die durch
Druck bei gleichzeitiger Kippbewegung des Betätigungselementes an jeder
gewünschten Stelle auf dem Umfang des Betätigungsansatzes die
Kontaktelemente mit dem Kontaktring kurzschließen. Das
Betätigungselement und der ringförmige Betätigungsansatz an der Unterseite
sind einteilig ausgebildet. Während gemäß der Lehre des Anspruchs 1 eine
unmittelbare Kontaktschließung erfolgt, ist gemäß der Lehre des Anspruchs
2 vorgesehen, dass der ringförmige Betätigungsansatz auf eine Schaltfolie
oder auf eine geprägte Gummimatte aufgreift, um die in Ringform
angeordneten Kontaktelemente beim Betätigen des Betätigungselementes
zu schließen.
Der Anspruch 3 lehrt darüber hinaus, einen Mittenkontakt bzw. einen zentri
schen Kontakt vorzusehen, der durch senkrechten Druck auf das Betäti
gungselement direkt bedienbar ist. Z. B. kann das einteilige Betätigungsele
ment zunächst für eine Cursorsteuerung verwendet und sodann durch
senkrechten Druck die Funktion, die ausgewählt worden ist, bestätigt
werden. Es versteht sich dabei von selbst, dass die Federkraft des Schalt
elementes von dem Betätigungselement in senkrechter Richtung so
dimensioniert sein muss, dass zunächst eine problemlose Schließung der
ringförmigen Kontakte möglich ist und erst durch erhöhten Druck der Mitten
kontakt geschlossen wird.
Es ist bei der Kombination der ringförmigen Kontaktanordnung und deren
Betätigung mit einer mittigen Kontaktanordnung zweckmäßig, entsprechend
Anspruch 4 das Betätigungselement mit einem Stößel zu versehen, der in
einer zentralen Führungsbohrung in dem ringförmigen Betätigungselement
gelagert ist, um beispielsweise zunächst einen Mittenkontakt zu schließen,
bevor eine Kippbewegung realisiert wird, oder aber auch bei entsprechender
Stößellänge und Führungsdimensionierung und Dimensionierung der Mitten
feder eine andere Reihenfolge in der Kontaktschließung zu ermöglichen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen im
einzelnen angegeben.
Die Anwendung eines multidirektionalen Funktionsschalters in einem
Fernbedienungsgeber zur Steuerung eines unterhaltungselektronischen
Gerätes ist im Anspruch 15 und im Anspruch 16 in einer Ortsbedienung
angegeben. Selbstverständlich kann die Kontaktanordnung auch für andere
Steuerungen oder Ortsbedienungen anderer elektronischer Geräte
eingesetzt werden.
Es ist ersichtlich, dass zunächst die Kontaktanordnungen in Print/Ätztechnik
auf einfache Weise auf einem Schaltungsträger aufbringbar sind und dass
auf den Schaltungsträger an den benötigten Stellen Folien- oder Gummi
kontakte aufgebracht werden, die von den Betätigungselementen bedienbar
sind. Es ist ferner möglich, ergänzend zu dem ringförmigen Betätigungsele
ment über einen nochmals außenliegenden weiteren Betätigungsring
Einzelkontakte oder aber auch eine Reihe von auf einer Umfangsbahn
angeordneten Kontakten in gleicher Weise zu betätigen. Es versteht sich
dabei von selbst, dass das Betätigungselement und der Betätigungsring, der
um dieses herumgelegt ist, in dem Gehäuse höhenverschiebbar geführt sein
müssen, aber auch in seitlicher Richtung eine Neigungsverschiebung mög
lich sein muss, um die gewünschten Kontakte schließen zu können.
Die Auswertung der geschlossenen Kontakte erfolgt in bekannter Weise,
beispielsweise unter Verwendung einer fest verdrahteten Logik eines IC's
oder durch ein Programm mittels eines Mikroprozessors.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiele ergänzend erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittzeichnung durch einen multidirektionalen
Funktionsschalter gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Variante des Funktionsschalters gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 ein vereinfacht dargestelltes Druckbild möglicher Kontakte in Form
einer gedruckten Schaltung auf einem Schaltungsträger.
Das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 zeigt einen Schaltungsträger 5, z. B. das
Basismaterial FR2, FR3 oder FR4 einer Leiterplatte. Auf diesem Schaltungs
träger sind in Druck- und Ätztechnik oder auch durch chemische Verkupfe
rung ein Kontaktring 1, der in Fig. 3 deutlich sichtbar und schematisch ohne
Leiterbahnanschlüsse dargestellt ist, und um diesen herum angeordnete
Kontaktelemente 2 in Form von Segmenten aufgebracht. Die Kontaktele
mente 2 sind mit symbolisch dargestellten Leiterbahnen 18 verbunden, die
nur ein einziges Mal dargestellt sind. Alle Kontaktelemente 2 weisen derar
tige Leiterbahnführungen auf, deren Enden über einen Multiplexer oder direkt
mit einer Auswerteschaltung verbunden sind. Der innere Kontaktring 1 und
die Kontaktelemente 2 können also einzeln miteinander verbunden werden,
so dass eine Auswertung des jeweils geschlossenen Kontaktes durch eine
nicht dargestellte Auswerteschaltung ermöglicht wird. Der Kontaktring 1 und
das äußere Kontaktelement 2 sind auf dem Schaltungsträger 5 in Fig. 1
sichtbar dargestellt. Sie verlaufen konzentrisch zu einer Mittenachse.
Konzentrisch ist ferner ein Betätigungselement 3 angeordnet, das an der
Unterseite einerseits einen ringförmigen Betätigungsansatz 4 und anderer
seits einen mittigen Ansatz 8 aufweist. Die Stirnwände des ringförmigen
Betätigungsansatzes 4 bilden die Betätigungsfläche 6 des Betätigungs
ansatzes 4. An dieser Betätigungsfläche ist ein Überbrückungselement 7
vorgesehen, z. B. eine Gummibeschichtung mit elektrisch leitfähigem
Materialeinschluß oder partiell eingearbeiteten elektrisch leitenden Über
gangszonen, die sich radial erstrecken, so dass beim Niederdrücken des
Betätigungselementes 3 bei gleichzeitigem Verkippen zwischen dem inneren
Kontaktring 1 und den einzelnen Kontaktelementen 2 an jeder beliebigen
Stelle ein Kontakt geschlossen werden kann. Das Betätigungselement 3
kann dabei auch einen so großen Durchmesser aufweisen, dass es entweder
mit der äußeren Umfangskante des Betätigungsansatzes endet oder auch
dieses übersteht. Die Betätigungsflächen 6 verlaufen, wie aus der Darstel
lung ersichtlich ist, nach außen ansteigend gegenüber dem Schaltungs
träger, so dass bei Kippposition ein planparalleler Schluss zwischen den
Kontaktelementen 2 einerseits und dem Kontaktring 1 andererseits her
gestellt wird. Bewegbar ist das Betätigungselement 3 gegen die Kraft einer
Feder, die im Ausführungsbeispiel durch den Dom einer Kontaktmatte 9 aus
Gummi gebildet wird. In dem Dom ist ebenfalls ein elektrisch leitendes
Überbrückungselement 19 vorgesehen, das die beiden zentrisch angeord
neten, als Leiterbahn ausgebildeten Kontakte 11a und 11b nach nach dem
Kippvorgang erfolgter senkrechter Kraftausübung auf das Betätigungsele
ment schließt. Die Gummimatte ist in Spannringen 20, 21 fixiert. Es ist
ersichtlich, dass durch seitlichen Fingerdruck an der Oberseite gegen die
Kraft der Feder des Gummidoms der ringförmige Betätigungsansatz 4 in
entsprechender Richtung gekippt wird. Dabei werden die aus Fig. 3 ersicht
lichen Kontaktelemente 2 mit dem Kontaktring 1 kurzgeschlossen, so dass
hierüber ein Strom fließt, der ausgewertet kann bzw. eine Schaltfunktion
bewirkt. Wird der seitliche Druck weggenommen, drückt der Dom unter den
Ansatz 8 und stellt den Dom innerhalb seiner Führung wieder gerade. Wird
ein mittiger zentrischer Druck ausgeübt, so schließt der Mittenkontakt. Bei
entsprechender Dimensionierung der Hubbewegungen werden die äußeren
ringförmig angeordneten Kontakte dabei nicht geschlossen. Das Betäti
gungselement 3 kann also zugleich für zwei Funktionen herangezogen
werden, um beispielsweise eine Cursorsteuerung auf einem Bildschirm zu
bewirken und andererseits die eingestellte Funktionssteuerung auslösen zu
können. Im Ausführungsbeispiel ist das Betätigungselement 3 in einem
Betätigungsring 14 zentrisch gelagert. Die Mittenbohrung des Betätigungs
ringes 14 ist so groß gewählt, dass eine Kippbewegung des Betätigungs
elementes 3 nicht behindert wird. Der Betätigungsring 14 weist an der
Unterseite ebenfalls Betätigungsansätze 15 auf, und zwar, wie aus Fig. 3
ersichtlich, um 90° verteilt, um darüber außenliegende Kontaktflächen 17a
und 17b schließen zu können, deren Leiterbahnanschlüsse hier nicht
eingezeichnet sind. Die Betätigungsansätze 15 liegen auf Gummikontakten
16 auf, die als Dome ausgebildet sind und ringförmig die innere Kontaktan
ordnung umgeben. An der Unterseite eines Domes ist ebenfalls ein Kontakt
element 10 vorgesehen, das dem Kontaktelement 19 entspricht, um die
beiden Schaltflächen 17a und 17b der Einzelkontakte elektrisch überbrücken
zu können. Auch diese Gummimattenanordnung ist mittels Sicherungsplatten
21 und 22 im Gehäuse und an dem Schaltungsträger 5 fixiert. Es ist aus der
Darstellung in Fig. 1 auch ersichtlich, dass lediglich der Betätigungsring 14 in
einem Durchbruch eines Gerätegehäuses, z. B. der Abdeckwand eines
Fernbedienungsgebers, verschiebbar gelagert sein muss, während die
anderen Teile in dem Betätigungsring ihrerseits verschiebbar und kippbar
gelagert sein können.
Das Ausführungsbeispiel in Fig. 2 unterscheidet sich von dem in Fig. 1
lediglich dadurch, dass anstelle der einteiligen Ausführung des Betätigungs
elementes 3 mit dem Betätigungsansatz 4 hier der Betätigungsansatz 4
gesondert ausgebildet und gegen eine gemeinsame oder gesonderte
Federfederanordnung verschieb- und kippbar ist, während der eigentliche
Betätigungsteil einen Stößel 13 aufweist, der in einer Führungsbohrung 12 in
dem Betätigungsansatz 4 verschiebbar gelagert und hierin gegen Heraus
ziehen gesichert ist. Wird eine Kraft auf den Randbereich ausgeübt, so
erfolgt in gleicher Weise, wie anhand von Fig. 1 beschrieben, eine Kippbe
wegung, die auf den ringförmigen Betätigungsansatz übertragen wird, um
den Kontakt in gewünschter Weise zu schließen bzw. durch senkrechte
Kraftausübung auch alle Kontakte zu schließen. Unabhängig von dieser
Kippbewegung ist durch senkrechten Druck auf das Betätigungselement 3
dieses unabhängig verschiebbar, so dass beispielsweise vor dem Kippvor
gang oder vor dem ringförmigen Schließen einzelner oder aller Kontakte auf
der Ringbahn der Mittenkontakt 11a, 11b (Fig. 3) über das Überbrückungs
element 19 geschlossen wird. Im übrigen ist der Aufbau der gleiche wie in
Fig. 1, so dass bezüglich der einzelnen Details hierauf verwiesen wird.