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Die
Erfindung betrifft einen Mechanismus zum Öffnen bzw. Schließen eines
Gerätes,
wie Mobiltelefon oder persönlicher,
digitaler Assistent, der wenigstens ein erstes und ein zweites Basisteil
umfasst, welche um eine gemeinsame Drehachse relativbeweglich zueinander
angeordnet sind und in eine erste und zweite Endlage verbringbar
sind, wobei der zwischen beiden Stellungen liegende Bewegungsweg der
Basisteile mittels einer von wenigstens einem Federelement ausgeübten und
zumindest teilweise händisch
aufgebauten Federspannung teilweise selbsttätig zurückgelegt wird, wobei das Federelement
einenends am ersten Basisteil und anderenends am zweiten Basisteil
festgelegt ist.
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Die
Anforderungen an die Miniaturisierung von mobilen Kommunikationsgeräten, wie
beispielsweise Mobilfunktelefonen, Kleinstcomputern und ähnlichen
Geräten
bei steigendem Funktionsumfang, hat seit einiger Zeit zu einer Gerätegattung
geführt, die
ein im weitesten Sinne geteiltes Gehäuse aufweist. Wird das Gerät nicht
genutzt, sind beide Gehäuseteile
möglichst
platzsparend einander zugeordnet, insbesondere aufeinander geklappt
oder übereinander
geschoben.
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Zur
Bedienung werden beide Gehäuseteile getrennt,
d.h. aufgeklappt, oder aufgeschoben, um Bedienelemente zugänglich zu
machen und eine komfortable Bedienung zu gewährleisten. Aus dem heterogenen
Stand der Technik ist beispielsweise
EP 0
961 459 bekannt, welche einen Klappmechanismus offenbart.
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Um
die Handhabung mobiler Geräte
zu vereinfachen, ist man dazu übergegangen,
einen Teil der Öffnungs-
bzw. Schließbewegung
unter Vermittlung von Federelementen selbsttätig ablaufen zu lassen. Hierzu
offenbart beispielsweise
EP
05 023 386 der Anmelderin einen gattungsgemäßen Mechanismus
zum Öffnen
bzw. Schließen
eines Gerätes,
bei welchem die Gehäuseteile
zueinander verschwenkt werden, wobei beide Gehäuseteile eine erste und zweite
stabile Endposition zueinander einnehmen können und ein Steuermechanismus
bestehend aus Federstäben
und einem Steuerorgan die Gehäuseteile
aus einer beliebigen Zwischenposition heraus in die eine oder andere
relative Endposition drängt.
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Anders
ausgedrückt
ist zum Öffnen
bzw. Schließen
des Gerätes
ein händisches
Verschwenken bis zu einem Kraftumkehrpunkt notwendig, von dem aus
die Bewegung aufgrund der aufgebauten Federspannung selbstständig abläuft.
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Als
gattungsgemäßer Stand
der Technik ist ebenfalls
US 2004/0203523 A1 anzusehen, bei welcher
die Schwenkbewegung von einer ersten in eine zweite stabile Endposition
unter Aufbau einer Federspannung händisch, die Gegenbewegung aufgrund der
anliegenden Federspannung jedoch selbsttätig erfolgt. Beim dargestellten
Ausführungsbeispiel
eines Mobiltelefones wird beim Schließen desselben die Federspannung
aufgebaut, das Öffnen
vollzieht sich hingegen selbsttätig.
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Nachteilig
am zuletzt genannten Stand der Technik ist insbesondere der aufwendige
Aufbau des dort offenbarten Mechanismus zum Öffnen bzw. Schließen des
Gerätes,
insbesondere das massive und aus mehreren Teilen bestehende Drehgelenk
sowie die Raum einnehmende Führung
des Federelementes, da diese Konstruktion den Anforderungen an die
Miniaturisierung mobiler Geräte
widerspricht.
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Zwar
ist der in
EP 05 023 386 offenbarte Schwenkmechanismus
demgegenüber
bereits wesentlich vereinfacht, jedoch wird auch dieser bezüglich seiner
Baugröße als verbesserungsfähig angesehen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, einen im Vergleich zum Stand der Technik
einfacheren und kleiner bauenden Mechanismus zum Öffnen bzw. Schließen eines
Gerätes
zu schaffen.
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Gelöst wird
die Aufgabe von einem Mechanismus gemäß Anspruch 1, der sich dadurch
kennzeichnet, dass das Federelement den Raum zwischen den Festlegungen
frei überspannt
und so auf jegliche vermittelnden Bauteile für das Federelement, wie beispielsweise
Führungen,
oder Steuerorgane verzichtet. Der erfindungsgemäße Steuermechanismus besteht
lediglich aus den zwingend notwendigen Bestandteilen, nämlich zwei
Geräteteilen, deren
gemeinsamer Drehachse und einem jeweils am ersten und zweiten Geräteteil angeordneten
Federelement.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
steht das Federelement in den Endlagen der Basisteile und über den
Bewegungsweg selbiger hinweg unter Vorspannung, so dass die für die selbständige Relativbewegung
beider Geräteteile
zueinander notwendige Federspannung nicht allein durch die händische Bewegung
beider Teile aufgebaut werden muss.
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Vorteilhaft
ist es weiterhin, wenn ein Basisteil einen Ausschnitt aufweist,
in welchen ein Drehanschlag des anderen Basisteiles lediglich zur
Begrenzung des maximalen Bewegungsweges der Basisteile zueinander
eingreift, wobei der Drehanschlag bevorzugt als Befestigungsmittel
für das
Federelement ausgebildet ist.
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C-förmig ausgebildete
Federelemente oder Federelemente die als Mäanderfeder ausgebildet sind,
lassen sich auf einfache Weise als Stanzteil aus Metall oder Kunststoff
kostengünstig
herstellen und haben darüber
hinaus den Vorteil einer besonders raumsparenden Geometrie. Unter
Verwendung solcher Federelemente kann der Mechanismus sehr flach
gestaltet werden.
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Wenn
die Drehachse der Basisteile innerhalb eines Kreisbogens angeordnet
ist, dessen Zentrum die Festlegung des Federelementes am ersten
Basisteil ist und dessen Radius durch die Festlegung des Federelementes
am zweiten Basisteil verläuft, lassen
sich insbesondere Federelemente einsetzen, die unter Zugspannung
stehen. Zudem lässt
sich das Federelement raumsparend im Bereich der Drehachse unterbringen.
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Soll
hingegen ein Federelement eingesetzt werden, welches als Vorspannung
eine Druckspannung aufweist, bietet sich ein Mechanismus an, dessen
Drehachse außerhalb
eines Kreisbogens angeordnet ist, dessen Zentrum die Festlegung
des Federelementes am ersten Basisteil ist und dessen Radius durch
die Festlegung des Federelementes am zweiten Basisteil verläuft.
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Eine
Ausführungsform
sieht vor, dass der Bewegungsweg einer Teilkreisbahn entspricht
und die händisch
ausgeführte
Relativbewegung der Basisteile zueinander bis zu einem Kraftumkehrpunkt die
Federspannung erhöht,
so dass sich nach überschreiten
des Kraftumkehrpunktes die Relativbewegung unter Abbau der Federspannung
selbständig vollzieht,
wobei der Kraftumlenkpunkt dem Schnittpunkt einer Geraden, welche
durch die Festlegung des Federelementes am ersten Basisteil und
die Drehachse verläuft
und der Teilkreisbahn entspricht.
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Dabei
ist vorgesehen, dass der Bewegungsweg einer Teilkreisbahn von etwa
90° entspricht
und die zwei Endlagen jeweils in einem Winkel von ca. 45° zu einer
Geraden angeordnet sind, die durch die Festlegung des Federelementes
am ersten Basisteil und die Drehachse verläuft.
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Die
beiden letztgenannten Ausführungsformen
bilden demnach einen Mechanismus mit zwei stabilen Endlagen. Zum
Ausführen
der selbständigen Bewegung
der Teile muss jedoch zunächst
ein Kraftumlenkpunkt überwunden
werden, ein Teil der Bewegung ist demnach händisch durchzuführen. Bei
dieser Ausführungsform
drängt
die Federspannung die Basisteile folglich aus jeder beliebigen Zwischenlage in
eine der stabilen Endlagen.
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Eine
andere Ausführungsform
sieht vor, dass beide Endlagen auf derselben Seite einer Geraden liegen,
die durch die Festlegung des Federelementes am ersten Basisteil
und die Drehachse verläuft,
weshalb sich die Bewegung in eine erste Endlage allein aufgrund
der Federspannung vollzieht und die Bewegung in die zweite Endlage
händisch
erfolgt.
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Hierbei
ist es sinnvoll, wenn die Basisteile miteinander mechanisch arretierbar
sind.
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Die
zwei vorgenannten Ausführungsformen betreffen
folglich ein Gerät,
bei welchem nur eine Endlage – bevorzugt
die geöffnete
Geräteposition – stabil
ist und der Mechanismus in der anderen Endlage – bevorzugt die Geschlossenstellung
des Gerätes – sinnvollerweise
zu arretieren ist. Hiermit wird erreicht, dass das Lösen der
Arretierung ein selbständiges Öffnen des
Gerätes
zur Folge hat.
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Letztlich
ist es besonders bevorzugt, wenn das freigespannte Federelement
zwischen den Anschlagmitteln ungeführt ist, um den Bauraum des
Mechanismus minimal zu halten.
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Im
weiteren versteht sich die Erfindung am einfachsten anhand der nachfolgenden
Zeichnungsbeschreibung, in welcher die Erfindung anhand eines schematisch
dargestellten Mobiltelefons beispielhaft beschrieben wird. Es zeigen:
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1 ein
schematisch dargestelltes Mobilfunktelefon mit geschlossenem Gehäuse,
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2 das
Mobiltelefon gemäß 1 in
geöffnetem
Zustand,
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3 eine
Ansicht auf das untere Gehäuseteil
des Mobiltelefons mit dem erfindungsgemäßen Mechanismus in Geschlossenstellung,
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4 eine
Ansicht auf das Federelement des erfindungsgemäßen Mechanismus gemäß 3,
angeordnet auf dem unteren Gehäuseteil,
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5 eine
Ansicht gemäß 3 in
Offenstellung,
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6 eine
Ansicht auf das Federelement des erfindungsgemäßen Mechanismus gemäß 5,
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7 eine
Ansicht auf das untere Gehäuseteil
eines Mobiltelefons und das Federelement des erfindungsgemäßen Mechanismus
zum Öffnen
oder Schließen
in Geschlossenstellung einer alternativen Ausführungsform und
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8 eine
Darstellung des erfindungsgemäßen Mechanismus
gemäß 7 in
Offenstellung.
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In
der Zeichnungsbeschreibung werden die zwei Ausführungsformen der Erfindung
anhand eines schematisch dargestellten Mobiltelefons 11 mit
einem aus einem ersten (unteren) Gehäuseteil 12 und einem
zweiten (oberen) Gehäuseteil 13 bestehenden Gehäuse dargestellt.
Das untere Gehäuseteil 12 wird im
folgenden auch als Unterschale 12 und das obere Gehäuseteil 13 auch
als Oberschale 13 bezeichnet.
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In 1 ist
das Mobilfunktelefon 11 in seiner Geschlossenstellung dargestellt,
in der die Gehäuseteile 12 und 13 bzw.
Unterschale 12 und Oberschale 13 deckungsgleich übereinander
angeordnet sind.
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Um
an zusätzliche
Bedienelemente (nicht dargestellt) zu gelangen, welche auf der zur
Oberschale 13 weisenden Fläche 14 der Unterschale 12 angeordnet
sind, sind beide Gehäuseteile 12 und 13 um
die geometrische Drehachse D relativ zueinander verschwenkbar.
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In 2 ist
die Oberschale 13 gegenüber der
Unterschale 12 um die zentrale, vertikale Drehachse d beider
Gehäuseteile 12 und 13 um
90° verschwenkt
dargestellt. So sind bezüglich
der Zeichnungsebene ein oberer Bereich der der Oberschale 13 zugewandten
Fläche 14 für den Bediener
zugänglich,
so dass hier zusätzliche
Bedienelemente, wie beispielsweise ein Tastenfeld, untergebracht
sein können.
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3 zeigt
das Mobiltelefon 11 der vorherigen Figuren ohne Oberschale 13 und
gestattet einen Blick auf den erfindungsgemäßen Mechanismus 10 zum Öffnen bzw.
Schließen
des Mobiltelefons 11, der sich hier in der Geschlossenstellung
gemäß 1 befindet.
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Der
Mechanismus 10 besteht aus einem ersten Basisteil 15 und
einem zweiten Basisteil 16. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
entspricht das erste bzw. untere Basisteil 15 der Unterschale 12,
wohingegen das zweite oder obere Basisteil 16 als Drehplatte
ausgebildet ist und somit ein separates Zwischenbauteil bildet,
welches mit der Oberschale 13 verbunden ist. Es ist jedoch
auch denkbar, dass als oberes Basisteil 16 die Oberschale 13 selbst
dient oder aber erstes Basisteil 15 und zweites Basisteil 16 jeweils
als separate Drehplatte ausgebildet sind.
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Das
untere Basisteil 15 und das obere Basisteil 16 sind über die
(physische) Drehachse d miteinander gekoppelt, um welche Ober- und
Unterschale 13, 12 zueinander verschwenkt werden.
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In 3 ist
nur andeutungsweise ein Federelement 17 erkennbar, welches
einenends am unteren Basisteil 15 bzw. der Unterschale 12 und
andernends am oberen Basisteil 16 festgelegt ist.
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Für das Verständnis der
folgenden Funktionsbeschreibung sei festgehalten, dass in allen Zeichnungen
die Unterschale 12 des Mobiltelefons 11 in ihrer
Lage in der Zeichnungsebene unverändert bleibt, also lediglich
die in den 3 bis 8 nicht dargestellte
Oberschale 13 bzw. das obere Basisteil 16 relativ
zur Unterschale 12 verschwenkt wird.
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Die 4 bis 6 betreffen
ein erstes Ausführungsbeispiel,
bei welchem die Oberschale 13 zwei stabile Endlagen aufweist
und vom Federelement 17 aus jeder Zwischenlage in die eine
oder andere Endlage, also in die Offen- oder Geschlossenstellung
gedrängt
wird.
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Ausgehend
von 3, bei welcher Unter- und Oberschale 12, 13 deckungsgleich
entsprechend 1 aufeinander liegen, ist 4 einer
Aufsicht auf die Unterschale 12 unter Weglassung des in 3 dargestellten
zweiten bzw. oberen Basisteiles 16.
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Dargestellt
ist weiterhin die Drehachse d, welche dem Verschwenken beider Gehäuseteile 12, 13 dient,
sowie das zwischen beiden Gehäuseteilen 12, 13 angeordnete
Federelement 17.
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Das
Federelement 17 ist einenends mit einer ersten Festlegung 18 am
unteren Basisteil 15 und andernends mit einer zweiten Festlegung 19 am
zweiten Basisteil 16 (nicht dargestellt) angeordnet.
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Als
Festlegung können
Befestigungsmittel wie Schrauben, stiftartige Anschlagmittel, Bohrungen in
den Basisteilen 15, 16, in welche Haken des Federelementes 17 eingreifen
oder anderes dienen.
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Das
erste Basisteil 15 weist mit 20 eine hier kulissenartig
gestaltete Führung
auf, in welche die im Ausführungsbeispiel
als stiftartiger Anschlag ausgebildete Festlegung 19 eingreift
und so den maximalen Bewegungsweg von Unterschale 12 und
Oberschale 13 zueinander im Sinne eines Drehanschlages
begrenzt. Festlegung 19 und Führung 20 definieren
in ihrem Zusammenwirken so die erste und zweite stabile Endlage
der Gehäuseteile 12 und 13,
bzw. die zwei Endpositionen der Drehbewegung.
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Das
in 4 als Mäanderfeder
ausgebildete Federelement 17 steht unter Vorspannung und
zieht, wenn man die erste Festlegung 18 als Fixpunkt definiert,
die zweite Festlegung 19 auf einer kreisförmigen Bewegungsbahn 21 mit
der Drehachse D als Zentrum in Federkraftrichtung F, soweit es der
Drehanschlag zulässt.
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Da
die als Fixpunkt definierte erste Festlegung 18 außerhalb
des Zentrums der kreisförmigen Bewegungsbahn 21 liegt,
vergrößert sich
der Abstand zwischen den Festlegungen 18 und 19 beim Verschwenken
von Unterschale 12 und Oberschale 13 zueinander
in Pfeilrichtung 22 zunächst
bis zum einem Maximum, wobei das Federelement 17 weiter gespannt
wird.
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Am
Ort des maximalen Abstandes zwischen den Festlegungen 18 und 19 liegt
der Kraftumkehrpunkt 24, der einem Schnittpunkt der Bewegungsbahn 21 und
einer durch die erste Festlegung 18 und die geometrische
Drehachse D verlaufenden Geraden 25 entspricht.
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Bis
zum Erreichen des Kraftumkehrpunktes 24 muss die Relativbewegung
der Gehäuseteile 12 und 13 händisch ausgeführt werden,
nach Überschreiten
des Kraftumkehrpunktes 24 wird die Bewegung aufgrund der
Federspannung des Federelementes 17 selbsttätig fortgeführt.
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5 zeigt
nunmehr eine Ansicht der Unterschale 12 bzw. des Mechanismus 10 entsprechend 2,
d.h., die Oberschale 13 und das mit dieser gekoppelte zweite
Basisteil 16 wurde um 90° in
Pfeilrichtung 22 verschwenkt. Das Mobiltelefon 11 befindet
sich folglich in geöffnetem
Zustand gemäß 2.
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6 zeigt
wiederum eine Aufsicht auf die in 5 dargestellte
Unterschale 12 bzw. den Mechanismus 10 unter Weglassung
des zweiten Basisteiles 16.
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Dargestellt
ist demnach die zweite stabile Endlage, bei welcher beide Gehäuseteile
bis zum Erreichen des Kraftumkehrpunktes 24 händisch gegeneinander
verschwenkt wurden und den vom Drehanschlag begrenzten, verbleibenden
Restbewegungsweg auf der Bewegungsbahn 21 aufgrund der
Federspannung F selbständig
zurückgelegt
haben, wie die gegenüber 4 veränderte Position
der Festlegung 19 zeigt.
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Dass
für das
Schließen
des Mobiltelefons 11 in Pfeilrichtung 23 die bisherigen
Erläuterungen
analog gelten, ist offensichtlich.
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Aus
den Erläuterungen
wird zudem verständlich,
weshalb in einer vorteilhaften Ausführungsform das Federelement 10 auch
in den stabilen Endlagen der Geräteteile 12 und 13 unter
Vorspannung steht. Dies gewährleistet,
dass die für
die selbständige
Drehbewegung beider Gehäuseteile 12 und 13 notwendige
Federspannung nicht erst durch den händisch zu erfolgenden Drehteil
aufgebaut werden muss, was zu großen Drehwegen oder harten Federelementen
führt und
den Bedienkomfort verringert.
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Der
Kraftumkehrpunkt 24 kann je nach Zweck beliebig auf der
Bewegungsbahn 21 positioniert sein. Teilt er den maximalen
Bewegungsweg der Geräteteile 12, 13 zueinander
in zwei gleiche Teile, entspricht der händisch auszuführende Bewegungsanteil
dem sich daran anschließenden selbständigen Bewegungsanteil.
Für den
Benutzer unterscheidet sich das Öffnen
bzw. Schließen
des Gerätes
nicht. Als Beispiel sei hier ein Bewegungsweg von 90° angeführt, auf
welchem nach einer händischen
Bewegung von 45° der
Kraftumkehrpunkt erreicht ist und der Restweg von 45° selbständig zurückgelegt
wird..
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Ist
aus Komfortwünschen
ein schnelles Öffnen
des Gerätes
gewünscht,
soll demnach also nur ein Öffnungsimpuls
vom Benutzer abzugeben sein, ist der Kraftumkehrpunkt 24 vergleichsweise
nahe an die stabile Endlage der Geräteteile 12 und 13 zueinander
heranzurücken,
welche der Geschlossenstellung des Mobiltelefons 11 entspricht.
Bis zum Überschreiten
des Kraftumkehrpunktes 24 ist nur eine kurze händische
Bewegung auszuführen,
die weitere Öffnungsbewegung
vollzieht sich allein durch die anliegende Federspannung. Im Umkehrschluss
bedeutet dies, dass für
die Schließbewegung
der Bewegungsanteil der händisch
auszuführenden
Bewegung entsprechend größer ist.
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Daraus
folgend erschließt
sich auch das in den 7 und 8 dargestellte
zweite Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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7 stellt ähnlich wie 4 eine
Aufsicht auf das erste Basisteil 15 bzw. die Unterschale 12 des
Mobiltelefons in geschlossener Stellung dar. Auch hier steht das
Federelement 17 unter Vorspannung und zieht, bei Definition
der ersten Festlegung 18 als Fixpunkt die zweite Festlegung 19 entlang
der Bewegungsbahn 21 in Federkraftrichtung F, soweit es
die in der Führung 20 laufende
Festlegung 19, als der Drehanschlag, zulässt. Die
Bewegungsrichtung zum Öffnen
entspricht somit der Pfeilrichtung 23.
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Da
der Kraftumkehrpunkt 24 jedoch nicht auf dem Bewegungsweg
der Festlegung 19 entlang der Bewegungsbahn 21 liegt,
beide Endlagen der Geräteteile 12 und 13 folglich
auf derselben Seite der Geraden 25 angeordnet sind, erfolgt
die Öffnungsbewegung
in Pfeilrichtung 23 aufgrund der Federspannung vollständig selbsttätig.
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Die
Offenstellung ist in 8 dargestellt, was an der gegenüber 7 veränderten
Position der zweiten Festlegung 19 erkennbar ist. Das Schließen des
Gerätes
in Bewegungsrichtung 22 erfolgt hingegen unter Aufbau der
Federspannung händisch.
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Bei
dieser Ausführungsform
der Erfindung gibt es nur eine stabile Endlage, nämlich vorliegend die
Offenstellung. Von daher ist eine mechanische Verriegelung des Gerätes in Geschlossenstellung sinnvoll
und wünschenswert.
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Nach
Erläuterung
des Erfindungsprinzips anhand der 1 bis 8 unter
Verwendung der hier als Mäanderfeder
ausgebildeten Zugfeder ist es für den
Fachmann offensichtlich, dass das Erfindungsprinzip auch mit einer
Druckfeder zu nutzen ist.
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Spiegelt
man das Federelement 17 an der in 6 strichpunktierten
und der Übersicht
halber nicht durchgehend dargestellten Spiegelachse 26, definiert
die Festlegung 18 wiederum als Fixpunkt und bewegt die
Festlegung 19 innerhalb der Führung 20 auf der Bewegungsbahn 21,
verringert sich der Abstand zwischen den Endlagen der Festlegung 19 gegenüber der
Festlegung 18, wodurch das nunmehr unter Druckvorspannung
stehende Federelement 17 bis zum Erreichen des Kraftumlenkpunktes 24 mit
zusätzlicher
Federkraft beaufschlagt wird. Von hier ab vollzieht sich die Bewegung
nunmehr wieder selbständig
unter Abbau der Druckspannung des Federelementes 17.
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In
gleicher Weise lässt
sich auch das in 7 und 8 dargestellte
zweite Ausführungsbeispiel
mit einer Druckfeder ausrüsten.