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Die vorliegende Erfindung betrifft, zumindest teilweise, die Regelung eines digitalen Endgerätes. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Steuermechanismus und ein Regelverfahren für digitale Endgeräte, wie zum Beispiel Armbanduhren oder Pulsmesser, mit welchen die Vorrichtung entweder durch Drücken oder durch Drehen unter Verwendung lediglich eines Knopfes geregelt werden kann. Genauer gesagt zeichnet sich die vorliegende Erfindung dadurch aus, was im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 und 23 angegeben ist.
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Digitale oder zumindest teilweise digitale Endgeräte, wie zum Beispiel Armbandcomputer oder -uhren, Pulsmesser, Kompasse und GPS-Empfänger werden traditionell mit Geräten gesteuert, mit denen digitale Steuersignale geschaffen werden können. Die Regelvorrichtungen dieser oben genannten Geräte beinhalten in der Regel eine bewegbare Benutzerschnittstelle, wie zum Beispiel einen Druckknopf oder Knopf, an den ein Druckschalter direkt gekoppelt oder an den ein Gestänge gekoppelt ist, mit dem so mancher mehrphasiger Schalter betrieben werden kann. Insbesondere ist die Regelung bei höherpreisigen Vorrichtungen, die absolut zuverlässig sein müssen, durch einen auf der Außenseite der Vorrichtung liegenden Knopf realisiert, mit dem die auf der Innenseite liegenden Teile betrieben werden, wobei durch Verändern ihrer Position verschiedene Kontaktpaare mithilfe von auf der Platine der Vorrichtung gelöteten Kontaktstiften geschaffen werden. Aus der
US 6,203,190 B1 ist zum Beispiel eine Regelvorrichtung bekannt, die einen bewegbaren Knopf umfasst, der sowohl gedrückt als auch gedreht werden kann. In der Konstruktion gemäß dieser Publikation weist der Knopf eine Achse auf, die mit einem Zahnrad gekoppelt ist, welches zum Betreiben eines biegbaren Kontaktfußes angeordnet ist, mit dem verschiedene Kontaktpaare der nahe gelegenen Platine entweder durch Bewegen der Achse in Längsrichtung oder durch Drehen derselben realisiert werden können. Außerdem sind Regelvorrichtungen bekannt, die auf der Optik basieren.
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Der Stand der Technik ist dennoch mit deutlichen Nachteilen verbunden. Die bekannten Regelkonstruktionen sind nämlich aufgrund ihrer feinmechanischen Komponenten, wie zum Beispiel Kontaktfüße, sehr schwierig herzustellen. Herkömmliche Regelorgankonstruktionen beinhalten eine beträchtliche Menge an Blechteilen, die als Blechbearbeitungen hergestellt werden müssen, deren Anpassung in kleine Endgeräte, wie zum Beispiel Taucheruhren, sehr arbeitsintensiv ist, was die Produktkosten erhöht. Darüber hinaus sind die Blechteile in der Regel sehr dünn und im gebogenen Gebrauch leicht ermüdbar, aus welchem Grund die Zuverlässigkeit der Konstruktion leidet. Optische Regelvorrichtungen stellen eine Teillösung im Vergleich zu den Konstruktionen dar, die von den Kosten her nachteiliger sind, jedoch sind optische Regelvorrichtungen zum Beispiel zur Verwendung in einem Pulsmesser ungeeignet, da sie viel Strom verbrauchen und deshalb einen separaten Stromschalter benötigen. Das reichhaltige Vorhandensein von Schaltern führt dazu, dass das Abdichten aus dem Körper des Endgerätes nicht optimal ist.
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Zweck der Erfindung ist es, zumindest einen Teil der oben genannten Probleme zu lösen und ein verbessertes doppelt wirkendes Regelorgan und Regelverfahren für einen Armbandcomputer oder dergleichen zu schaffen.
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Das erfindungsgemäße zweiachsige Regelorgan umfasst einen Knopf, der in Axial- und Radialrichtung hinsichtlich des Körpers des Endgerätes und zumindest teilweise außerhalb desselben bewegbar ist, und eine Reaktionsstange, die an den Knopf in dessen Axialrichtung gleichgerichtet derart gekoppelt wird, dass die Reaktionsstange zur Übertragung der Bewegungen des Knopfes auf die Innenseite angeordnet ist. Das Regelorgan umfasst außerdem Schalter, die auf der Innenseite des Körpers des Endgerätes fest angeordnet sind und von welchen mindestens der eine, der Axialschalter, zur Kopplung aus der Axialbewegung des Knopfes angeordnet ist und zumindest der andere, der Radialschalter, zur Kopplung aus der Radialbewegung des Knopfes angeordnet ist. Das Regelorgan umfasst auch zumindest teilweise einen innerhalb des Körpers liegenden Schieber, der mit der Reaktionsstange derart gekoppelt wird, dass der Schieber zur Übertragung der Axialbewegung der Reaktionsstange auf den Axialschalter angeordnet ist. Um den Schieber herum ist ein Zahnrad auf der Innenseite des Körpers derart angeordnet, dass das Zahnrad zur Übertragung der Radialbewegung, die von der Reaktionsstange auf den Schieber übertragen wird, auf den Radialschalter angeordnet ist.
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Genauer gesagt zeichnet sich das erfindungsgemäße Regelorgan dadurch aus, was im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Regelverfahren zur Regelung eines Armbandcomputers oder eines entsprechenden Endgerätes wird an einem Knopf außerhalb des Endgerätes gedreht, um Werte durchzublättern, die auf dem digitalen Display des Endgerätes angezeigt werden, und die Drehbewegung des Knopfes wird mechanisch auf einen auf der Innenseite des Endgerätes liegenden Wippenschalter übertragen, durch Ablenken der Haspel desselben mit einer strahlenförmigen Klaue des axialen Organs, das mit dem Knopf verbunden ist. Bei dem Verfahren wird der Knopf auch nach innen gedrückt, um einen gewünschten Wert auszuwählen, und die Druckbewegung des Knopfes wird mechanisch auf den Druckschalter, der auf der Innenseite des Endgerätes liegt, durch Ablenken desselben mit dem axialen Organ, das mit dem Knopf verbunden ist, übertragen.
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Genauer gesagt zeichnet sich das erfindungsgemäße Regelverfahren dadurch aus, was im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 23 angegeben ist.
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Durch die Erfindung werden erhebliche Vorteile erzielt. Das erfindungsgemäße Regelorgan ist nämlich leicht und schnell zusammenzusetzen, da die Konstruktion nicht den Einsatz von feinmechanischen Blechteilen voraussetzt. Dank des Schiebers des Regelorgans und des um dieses herum mit einer Gleitformpassung angeordneten Zahnrads können mit dem Knopf des Regelorgans Regelungen in Axial- und Radialrichtung geschaffen werden, wobei die Regelung des Endgerätes mit nur einem Regelorgan leicht und vielseitig ist. Aufgrund der geringen Anzahl der Teile des erfindungsgemäßen Regelorgans ist die Konstruktion auch noch sehr robust und die Teile sind keinem Ermüdungsverschleiß durch Biegen ausgesetzt, wie es bei dünnen Blechteilen nach dem Stand der Technik der Fall ist. Dank seiner mechanischen Konstruktion hat das Regelorgan keinen Ruhestromverbrauch, was ein bemerkenswerter Vorteil verglichen mit den optischen Regelorganen ist. In der erfindungsgemäßen Konstruktion sind auch keine separaten Schalter zum Einschalten des Regelorgans notwendig. Darüber hinaus kann jedes Teil mit Verfahren hergestellt werden, die für die Fertigung von großen Chargen geeignet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann mit dem Regelorgan nur ein Schalter auf einmal gesteuert werden, wobei beim Drücken des Knopfes des Regelorgans keine Möglichkeit besteht, unbeabsichtigte Regelungen zu verursachen, die auf eine Drehbewegung basieren.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Schalter des Regelorgans auf der Platine oberflächenmontiert, wobei ein großer Teil der Montage des Regelorgans automatisiert werden kann, was im Vergleich zur herkömmlichen arbeitsintensiven Montage zu Kosteneinsparungen führt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Regelorgan einen Knopfkörper, der am Körper des Endgerätes befestigbar ist und der einen Dichtungsansatz und -flansch sowie an diesen angebrachte Dichtungsringe aufweist, aufgrund derer die Konstruktion sehr gut abgedichtet werden kann, wobei das Endgerät zum Beispiel tief unter Wasser oder unter sonstigen feuchten Bedingungen verwendet werden kann.
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Die Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt ein Montagebild des erfindungsgemäßen Regelorgans im Querschnitt.
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2 zeigt ein Sprengbild des erfindungsgemäßen Regelorgans mit Ausnahme der Schalter.
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3 zeigt ein erfindungsgemäßes Regelorgan, das in eine in offenem Querschnitt dargestellte Uhr montiert wurde.
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4 zeigt ein Regelorgan gemäß 3 auf der Rückseite einer in offenem Querschnitt dargestellten Uhr.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das erfindungsgemäße Regelorgan 50 zur Regelung eines zumindest teilweise digitalen Endgerätes angeordnet. Das Endgerät kann zum Beispiel eine Armbanduhr oder ein Armbandcomputer oder ein Kompass sein. Das Endgerät, das geregelt werden soll, ist zumindest teilweise digital, da die Schalter 22 und 24, die zu dessen Regelung verwendet werden, herkömmliche in digitalen Vorrichtungen eingesetzte Schalter sind, die auf die Platine 21 montiert sind. Die durch die Schalter 22 und 24 geschaffenen Signale können zur Steuerung einer vollständig digitalen Vorrichtung verwendet werden oder sie können zur Steuerung von Geräten verwendet werden, die eine mechanische Bewegung hervorbringen, wie zum Beispiel Aktuatoren. Das Endgerät weist in jedem Falle einen Körper 20 auf, auf dessen Innenseite die Schalter 22 und 24 angeordnet sind. Der Körper 20 weist eine Öffnung auf, an der vorzugsweise eine drehbare Rückplatte (nicht dargestellt) angeordnet ist und über welche die Platine des Endgerätes mit ihren Komponenten und anderen Teilen montiert werden können und über welche Öffnung die Batterie oder das Akku des Endgerätes gewechselt werden kann. Die Rückplatte weist eine Rille auf, in der ein Dichtungsring (nicht dargestellt) angeordnet ist, der die Öffnung der Rückplatte abdichtet. Die Schalter 22 und 24 auf der Innenseite des Körpers sind auf der Platine 21 vorzugsweise oberflächenmontiert, wobei die Montage schnell und einfach durch Automatisierung bei ausreichender Positionierungsgenauigkeit durchgeführt werden kann. Im Allgemeinen sind die Schalter 22 und 24 je nach ihrer Position entweder in leitendem oder in nicht-leitendem Zustand. Des Weiteren werden mit Schalter in der vorliegenden Anmeldung unter anderem solche Stellantriebe bezeichnet, die die mechanische Bewegung in ein elektrisches Signal umwandeln können, typischerweise in einen Einzeltakt oder in eine Spannungspegeländerung.
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In dem Körper 20 des Endgeräts ist für die Teile des Regelorgans 50 eine gewindegeschnittene Durchgangsöffnung gearbeitet, wobei die Schalter 22 und 24 auf der Innenseite des Körpers 20 von der Außenseite des Körpers 20 aus betrieben werden können. In der Durchgangsöffnung des Körpers 20 ist ein mit Gewinde versehener Knopfkörper 11, der natürlich einen Teil mit einem entsprechenden Gewinde aufweist. Der Knopfkörper 11 ist ein Teil des Regelorgans 50, das fest am Körper 20 des Endgeräts befestigt ist und das die Aufgabe hat, das Regelorgan 50 mit dem Endgerät zu verbinden und die Passung zwischen diesen abzudichten sowie die Regelbewegungen zu dem Körper 20 des Endgeräts zu relativieren. Der Knopfkörper 11 weist eine Durchgangsöffnung auf, in der eine Reaktionsstange 18 mit einer Gleitpassung oder mit einer lockeren Gleitpassung angeordnet ist, wobei die Reaktionsstange 18 in der Durchgangsöffnung des Knopfkörpers 11 bewegbar ist. Die Reaktionsstange 18 erstreckt sich von außerhalb des Körpers 20 des Endgeräts durch diesen hindurch bis auf die Innenseite und hat die Aufgabe, die außenseitigen Regelbewegungen des Körpers 20 auf die Innenseite des Körpers 20 zu übertragen. In diesem Zusammenhang bezieht sich innen- und außenseitig entsprechend auf die innen- und außenseitigen Richtungen des Körpers 20. Am außenseitigen Ende der Reaktionsstange 18 ist ein Knopf 10 fest angebracht, der als Benutzerschnittstelle des Regelorgans 50 fungiert. Der Knopf 10 ist vorzugsweise zylinderartig und ein gerändeltes oder ansonsten geriffeltes Stahlteil, wobei der Benutzer durch Drehen oder Drücken desselben das Endgerät leicht steuern kann. Die physischen Dimensionen des Knopfs 10 sind typischerweise so, dass er zum Drehen zwischen den Fingerkuppen des Benutzers geeignet ist. Die zylinderartige Reaktionsstange 18 und der zylinderartige Knopf 10 sind gleichachsig. Der Knopf 10 und die Reaktionsstange 18 können alternativ auch als ein und dasselbe Teil (2) integriert sein, zum Beispiel unter Verwendung eines Drehautomaten für Stangenarbeiten. Dank der festen Kopplung des Knopfs 10 und der Reaktionsstange 18 können die außerhalb des Körpers 20 getätigten Bewegungen mittels einer Übertragung ins Innere des Endgerätes übertragen werden. Der Durchmesser der Reaktionsstange 18 ist in der Regel kleiner als der äußere Durchmesser des Knopfes 10, damit der Knopf 10 ganz nach unten gegen den Anschlagsansatz des Knopfkörpers 11 gedrückt werden kann, was unten genauer erläutert wird.
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Wie bereits erwähnt, ist der Knopf 10 zylinderartig und sein Außenmantel weist vorzugsweise eine Rändelung auf zur Verbesserung der Reibung beim Drehen des Knopfes 10. Am Ende des Knopfes 10 auf der Seite des Endgeräts ist eine ringartige Rille um die Reaktionsstange 18 herum gefertigt. Die Reaktionsstange 18 ist, mit anderen Worten, befestigt in der Mitte an der Basis einer Öffnung mit einem größeren Querschnittsprofil als die Reaktionsstange 18 des Knopfes 10. Die ringförmige Rille des Knopfes 10 ist so bemessen, dass beim Eindrücken des Knopfes 10 der äußerste halsartige Abschnitt des Knopfkörpers 11 zwischen dem Knopf 10 und der Reaktionsstange 18 bleibt. Der Knopfkörper 11 weist einen Anschlagsansatz auf, der als mechanische Grenze für den Knopf 10 fungiert, so dass bei eingedrückter Position des Knopfes 10 die Innenfläche sich auf den Anschlagsansatz des Knopfkörpers 11 stützt. Der gleiche Anschlagsansatz fungiert als Dichtungsflansch. Zwischen dem Dichtungsflansch des Knopfkörpers 11 und dem Körper 20 bildet sich ein Spalt, in dem ein Dichtungsring 17 angeordnet ist. Der Dichtungsflansch ist mit der entsprechenden Außenfläche des Körpers 20 im Wesentlichen gleichlaufend, aus welchem Grund der Dichtungsring 17 gleichmäßig gegen die Oberflächen gedrückt wird, wenn der Knopfkörper 11 am Körper 20 festgedreht wird. Mit im Wesentlichen gleichlaufend ist gemeint, dass beim Drehen des Knopfkörpers 11 an den Körper 20 die gegenüberliegenden Flächen so gleichlaufend sind, dass der Dichtungsring 17 nicht über seine Anfangsmaße hinaus gedehnt wird.
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Im Knopfkörper 11 ist auch ein Dichtungsansatz gefertigt, der auf der Seite des Knopfes 10 des Knopfkörpers 11 senkrecht zur Reaktionsstange 18 gelegen ist. Dann ist zwischen den Teilen mit Ausnahme der Schieberpassung zwischen dem Knopfkörper 11 und der Reaktionsstange 18 ein Schlitz zur Abdichtung und Federung. Gegen den Dichtungsansatz sind um die Reaktionsstange 18 herum mindestens ein, vorzugsweise zwei Dichtungsringe 17 angeordnet. Die Dichtungsringe sind vorzugsweise O-Ringe aus Gummi, die die Schieberpassung zwischen der Reaktionsstange 18 und der Durchgangsöffnung des Knopfkörpers 11 abdichten, wobei keine Feuchtigkeit durch die Passung in das Endgerät gelangen kann. In demselben Schlitz ist eine Feder 14 angeordnet, deren innerseitiges Ende gegen die Dichtungsringe 17 liegt und deren außenseitiges Ende gegen die Basis der Rille, die die Reaktionsstange 18 umgibt, liegt. An jedem Ende der Feder 14 ist mindestens eine Gleitscheibe 15 angeordnet, die die Aufgabe hat, als Gleitfläche beim Drehen des Knopfes 10 zu dienen. Die Gleitscheiben 15 sind vorzugsweise aus Stahl oder aus einem anderen verschleißbeständigen Material. Somit ist der Knopf 10 am Körper des Endgeräts gefedert durch den daran befestigten Knopfkörper 20 und die Feder 14, wobei der Knopf 10 so ausgestaltet ist, dass er nach dem Eindrücken in seine Ursprungslage zurückkehrt.
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An dem innerseitigen Ende der Reaktionsstange 18 ist ein Schieber 12 befestigt. Gemäß einer Ausführungsform ist an dem innerseitigen Ende der Reaktionsstange 18 eine gewindegeschnittene Öffnung gefertigt, in welcher der Schieber 12, der mit einem entsprechenden Gewinde ausgestattet ist, festgeschraubt ist. Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist die Verbindung zwischen der Reaktionsstange 18 und dem Schieber mit einer Zapfenverbindung realisiert. Erfindungsgemäß ist die Verbindung in jedem Fall fest, aufgrund dessen die Regelbewegungen, die sich auf den Knopf 10 richten, zur Übermittlung über die Reaktionsstange 18 auf den Schieber 15 angeordnet sind. Im Allgemeinen ist mit Schieber 15 in der vorliegenden Anmeldung der axiale Ansatz der Reaktionsstange 18 oder des Knopfes 10 gemeint, der fest in der Reaktionsstange 18 oder im Knopf 10 liegt oder ein separates festes Teil ist, das zur Kopplung an den innenseitigen Schalter des Körpers 20 angeordnet ist, wie unten beschrieben. Der innenseitige Anteil des Schiebers 12 des Körpers 20 ist so bemessen, dass es zumindest teilweise einen größeren Durchmesser aufweist als die Durchgangsöffnung des Knopfkörpers 18, wobei der Schieber auf der Innenseite des Körpers 20 bleibt, während die Feder 14 durch Wirkung der Federkraft die Reaktionsstange 18 aus der Durchgangsöffnung des Knopfkörpers 11 heraustreibt. Somit schiebt die Federkraft der Feder 14 den Knopf 10 aus dem Körper 20 heraus, was der Durchmesser des Schiebers 12, der größer ist als die Durchgangsöffnung des Knopfkörpers 11, verhindert. Dank dieser Tatsache bildet sich am Knopf 10 ein linearer Betriebswiderstand, was wiederum den Bedienerkomfort erhöht.
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Der Knopf 10 ist, wie bereits gesagt, zum Eindrücken gegen den Körper 20 des Endgeräts angeordnet. In diesem Zusammenhang wird die Bewegung beim Eindrücken des Knopfes 10, das heißt in Richtung der Längsachse der Reaktionsstange 18, als Axialbewegung bezeichnet, die also in Axialrichtung vor sich geht. Erfindungsgemäß wird die Axialbewegung des Knopfes 10 über die Reaktionsstange 18 auf den Schieber 12 übertragen, der die Bewegung auf den innenseitigen Druckschalter 22 des Körpers 20 des Endgeräts übermittelt, welcher Schalter in diesem Zusammenhang Axialschalter genannt wird. Der Axialschalter 22 ist vorzugsweise eine Basisschalterkomponente der Elektronikindustrie, der mit einem Oberflächenmontageverfahren auf der Platine befestigt wird, die fest mit dem Körper 20 gekoppelt ist. Das erfindungsgemäße Regelorgan wird vorzugsweise mit einem sehr dünnen Axialschalter 22 versehen, wobei er auf die Platine montiert auch in ein flaches Endgerät passt. Die typische Dicke des Axialschalters 22 beträgt 1...2 mm, wobei seine anderen Seiten ca. 4...5 mm lang sind. Der Axialschalter 22 ist vorzugsweise auch feinfunktionell, so dass der Benutzer zum Beispiel leicht einen gesuchten Wert auswählen kann ohne an dem Knopf 10 zu drehen, und leicht mit der Platine verbunden werden kann, wobei ihre Montage und Verlötung automatisiert werden kann. Die Feinfunktionalität des Schalters kann mit der Größe der Kraft definiert werden, die für die Ablenkung, die zu der Kopplungsposition führt, benötigt wird und die vorzugsweise etwa 1...3 N, vorzugsweise etwa 1,5...2 N betragen sollte. Entsprechend ist der Axialschalter 22 von seiner Verbindbarkeit her so, dass er möglichst wenig auf die Platine 21 zu lötenden und zu positionierende Füße aufweist, welche vorzugsweise höchstens zwei an der Zahl sind. Somit ist das Verbinden des Axialschalters 22 mit der Platine 21 leicht zu automatisieren und die Montage kann als robotisierte Oberflächenmontage durchgeführt werden, die bei großen Produktionsmengen sehr vorteilhaft ist. Wie schon erwähnt, ist der Axialschalter 22 vom Typ her ein in der Elektronikindustrie umfassend eingesetzter Druckschalter, welche zum Beispiel in Digitalkameras oder Mobiltelefonen auftreten. Ein Axialschalter 22 des hier beschriebenen Typs kann zum Beispiel eine Elektronikkomponente des Modells ALPS SPEE120100 sein.
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Die Platine 21 und der daran befestigte Axialschalter 22 ist hinsichtlich des Körpers 20 so angeordnet, dass der Druckknopf 23 mit der Bewegungsbahn des Schiebers 15 gleichgerichtet ist und dass die größte Länge der Axialbewegung des Knopfs 10 ausreicht, um den Druckknopf 23 zu bedienen. Der Axialschalter 22 kann bistabil sein, wobei er entweder eingeschaltet oder abgeschaltet ist, oder er kann viele, zum Beispiel vier, nacheinander folgende axiale Positionen aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Axialschalter 22 tristabil dahingehend, dass von drei Positionen nur zwei benutzt werden. Der Gebrauch eines tristabilen Schalters als bistabil ist in solchen Betriebsverhältnissen der Vorrichtung vorteilhaft, in welchen der Knopf 10 möglichen kräftigen Stößen ausgesetzt werden kann. Kräftige Stöße können zum Beispiel beim Herunterfallen des Gerätes durch den Aufprall auf dem Boden im Endgerät hervorgerufen werden. Aufgrund solcher Stöße darf der Schalter 22 dennoch nicht zu Grunde gelegt werden, da es dann aus seinen Lötstellen gelöst werden könnte. So ist das Regelorgan 50 gemäß einer Ausführungsform mit einer ausreichend langen Bewegungsstrecke zum Axialschalter 22 ausgestattet, der einen nicht-leitenden Zustand sowie zwei leitende Zustände aufweist, je nachdem, wie tief der Knopf 10 eingedrückt wird. Gemäß der Ausführungsform wird nur die erste Kopplung benutzt und die restliche Bewegungsstrecke ist als Sicherheitsbereich für eine Toleranzschwankung vorgesehen, womit sichergestellt wird, dass der Axialschalter 22 unter keinen Umständen zu Grunde gelegt wird. Eine andere Alternative besteht darin, den Raum zwischen dem Schieber 12 und dem Axialschalter 22 mit einem elastischen Kunststoffkissen zu bestücken, das als Stoßdämpfer dient. Diese Konstruktion wäre aber im Vergleich zur vorherigen Ausführungsform nicht so robust aufgrund der größeren Menge an Teilen und auch nicht so betriebssicher.
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Um das innenseitige Teil des Körpers 20 des Schiebers 12 herum ist ein Zahnrad 13 angeordnet. Das erfindungsgemäße Zahnrad 13 kann unter anderem ein ringförmiges Stuck sein, das eine Innenöffnung und eine Anzahl an strahlenförmigen Flügeln aufweist, die aus der Außenkante ragen, oder ein Zahnrad sein, das an eine Klauenkupplung erinnert. Wie aus 2 ersichtlich ist, liegt zwischen dem Schieber 12 und dem daran gekoppelten Zahnrad 13 eine Formpassung vor. Vorzugsweise ist der innenseitige Teil des Körpers 20 des Schiebers 12 als dreiecksartiger Querschnitt ausgeformt, wobei die entsprechende Form in der Durchgangsöffnung in der Mitte des Zahnrads 13 auftaucht. Die Passung zwischen dem Schieber 12 und dem Zahnrad 13 ist außerdem als Gleitpassung dimensioniert, dank derer der Schieber 12 während seiner Axialbewegung zum Gleiten in der Öffnung des Zahnrads 13 angeordnet ist. Mit anderen Worten, zwischen dem Schieber 12 und dem Zahnrad liegt eine Gleitformpassung vor, dank derer zwischen den Bauteilen eine Gleitung in Längsrichtung der Reaktionsstange 18, jedoch nicht in ihrer Drehrichtung, stattfinden kann, wobei der Schieber 12 entweder in der Öffnung des Zahnrads 13 gleiten oder das Zahnrad 13 drehen kann. Wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist, sind im Körper 20 eine oder mehrere Halteklauen 27 angeordnet, die das Zahnrad 13 gegen die Innenfläche des Knopfkörpers 20 drücken. Die Halteklaue 27 kann zum Beispiel eine Stützkonstruktion der Platine 21 sein, wie in den Ausführungsbeispielen der 3 und 4 dargestellt. Die Halteklaue 27 gewährleistet, dass das Zahnrad 13 derart an Ort und Stelle gehalten wird, dass die Klaue gegen der Planfläche des Zahnrads 13 liegt. Alternativ ist das Zahnrad 13 vorzugsweise mit einer ringartigen Rille versehen, in die die Halteklaue 27 sich stützen kann, ohne von der Innenfläche (nicht dargestellt) des Zahnrads 13 weg zu gleiten. Mit dem erfindungsgemäßen Regelorgan 50 können also jeweils entweder Druck- oder Drehbewegungen ausgeführt werden, was sehr von Vorteil ist, wenn die Drehbewegung des Knopfes 10 zum Durchblättern von Werten benutzt wird, die durch die Druckbewegung des Knaufs 10 ausgewählt werden. Die Halteklaue stellt also sicher, dass die Regelbewegungen separat ausgeführt werden können.
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Die Gleitpassung ist bei der Materialauswahl für den Schieber 12 und das Zahnrad 13 zu berücksichtigen. Vorzugsweise ist der Schieber 12 aus Stahl und das Zahnrad 13 aus einem Polymer, wie zum Beispiel aus Polyacetal. Wie oben schon erwähnt, ist der erfindungsgemäße Knopf 10 auch in der Drehrichtung bewegbar angeordnet. In diesem Zusammenhang wird die Drehbewegung des Knopfes 10, das heißt die Drehbewegung, die um die Längsachse der Reaktionsstange 18 stattfindet, als Radialbewegung bezeichnet, die also in der Radialrichtung stattfindet. Beim Drehen des Knopfes 10 in die Radialrichtung wird die Drehbewegung durch die Reaktionsstange 18 auf den daran fest gekoppelten Schieber 12 übertragen. Aufgrund der Drehbewegung ist die Grenzfläche zwischen dem Schieber 12 und der Innenfläche des Tastenkörpers 11 mit einer bewegungsfördernden und verschleißarmen Gleitscheibe 15 versehen. Dank der Formpassung zwischen dem Schieber 12 und dem Zahnrad 13 wird die Radialbewegung auf das Zahnrad 13 übertragen, wobei dieses zum Drehen fest zusammen mit dem Knopf 10 angeordnet ist.
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Das Zahnrad 13 übermittelt die Radialbewegung des Knopfes 10 auf den innenseitigen Schalter 24 des Körpers 20, welcher Schalter in diesem Zusammenhang als Radialschalter bezeichnet wird, durch das von dem Zahn des Zahnrads 13 durchgeführte Schieben der Haspel 25 des Schalters 24 in die Schaltposition. Der Radialschalter 24 ist vorzugsweise ein als elektronische Basiskomponente bekannter Wippenschalter, der auf der Platine 21 oberflächenmontiert ist derart, dass dessen Haspel 25 auf der Bewegungsbahn der Zähne des Zahnrads 13 angeordnet ist. Desgleichen ist die Lage des Radialschalters 24 im Körper 20 so bemessen, dass die Dimension der Bewegung des Zahnrads 13 ausreicht, den Radialschalter 24 einzuschalten. Die Position des Radialschalters 24 hinsichtlich des Zahnrads 13 ist so bemessen, dass die Schaltung in beide Richtungen sicher ist, aber die eigentliche Haspel 25 nicht bis zur Grenze hin bewegt werden darf, da sonst zwischen der Haspel 25 und dem Zahnrad 13 ein überflüssiger Verschleiß verursacht werden würde. Dies würde auch der Nutzer beim Drehen in den Fingern spüren. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Radialschalter 24 in beide Richtungen betrieben werden, das heißt das Endgerät kann geregelt werden durch Drehen des Knopfes 10 sowohl im als auch gegen den Uhrzeigersinn. Wie der Axialschalter 22, so ist auch der Radialschalter 24 vorzugsweise sehr dünn, wobei er montiert auf der Platine auch noch in ein plattes Endgerät passt. Die typische Dicke des Radialschalters 24 liegt bei 1...2 mm und seine anderen Seiten sind etwa 4...5 mm lang. Der Radialschalter 24 ist vorzugsweise auch feinfunktionell, damit der Nutzer zum Beispiel leicht Werte durchblättern kann, ohne an dem Knopf 10 zu drehen, und leicht auf der Platine 21 anzuschließen, wobei deren Montage und Verlötung automatisiert werden kann. Die Feinfunktionalität des Schalters kann mit der Größe der Kraft definiert werden, die für die Ablenkung, die zu der Kopplungsposition führt, benötigt wird und die höchstens etwa 1 N betragen sollte, vorzugsweise höchstens etwa 0,3...0,4 N. Entsprechend ist der Radialschalter 24 von seiner Verbindbarkeit her so, dass er möglichst wenig auf der Platine 21 zu positionierende Füße aufweist, welche vorzugsweise höchstens zwei an der Zahl sind. Somit ist das Verbinden des Radialschalters 24 mit der Platine 21 leicht zu automatisieren und die Montage kann als robotisierte Oberflächenmontage durchgeführt werden, was bei großen Produktionsmengen sehr vorteilhaft ist. Wie oben bereits erwähnt, ist der Radialschalter 24 von seinem Typ her ein in der Elektronikindustrie umfassend eingesetzter Wippenschalter, welche zum Beispiel in digitalen Videokameras oder in tragbaren Audioinstrumenten auftreten. Ein Radialschalter 24 des hier beschriebenen Typs kann zum Beispiel eine Elektronikkomponente des Modells ALPS SSCM120100 sein. In der Regel enthalten beide Schalter in sich mehrere Teile, aber die zur erfindungsgemäßen Nutzung geeigneten Komponentenschalter sind von jeher schon sehr zuverlässig gewesen und eignen sich deshalb zusammen mit den an den erfindungsgemäßen Knopf 10 gekoppelten Teilen dazu, die herkömmlichen feinmechanischen Konstruktionen zu ersetzen.
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Der Radialschalter 24 ist vorzugsweise von der Art, dass er bei seiner Kopplung ein Antwortton abgibt, wie zum Beispiel ein Knacken. Die Antworttonfunktion hilft dem Nutzer auch akustisch zu erkennen, warm die mit der Drehbewegung des Knopfs 10 getätigte Regelung erfolgreich war. Hinsichtlich des Betriebes wird das Regelorgan 50 zur Nutzung mit dem Prozessor des Endgeräts so konzipiert, dass die Änderung des Zustandes auf dem Display des Endgeräts dann geschieht, wenn der Radialschalter 24 in den nicht-leitenden Zustand zurückkehrt, das heißt in die freie Mittelposition. Dann kann das Knacken des Schalters gleichzeitig mit der Änderung des Displayzustandes zeitlich festgelegt werden, was für die Bedienungserfahrung wichtig ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion kann also ein Regelorgan 50 für ein Endgerät geschaffen werden, mit welchem das Endgerät durch Drücken oder Drehen des Knopfes 10 geregelt werden kann, das heißt, das Regelorgan ist doppelt wirkend. Das erfindungsgemäße Regelorgan 50 kann auch derart realisiert werden, dass der bewegbare Anteil der Regelvorrichtung oder ein Teil davon als eine Komponente integriert ist. Der Knopf 10 und die Reaktionsstange 18 können nämlich aus einer Konstruktion bestehen, die zum Beispiel durch Drechseln eines Stahlrohlings oder durch Druckgießen gefertigt werden kann. Auch der Schieber 12 und das Zahnrad 13 können zum Beispiel in einem festen Teil gegossen werden. In diesem Fall bewegt sich das Zahnrad 13 mit dem Schieber 12 bei dessen axialer Bewegung. Alternativ kann eine Kombination der oben genannten Teile, zum Beispiel die Reaktionsstange 18 und der Schieber 12, in einem Teil gefertigt sein. Gemäß einer Ausführungsform sind der Knopf 10, die Reaktionsstange 18, der Schieber 12 und das Zahnrad 13 alle in einem Stück, das zum Beispiel durch maschinelle Bearbeitung oder Genauigkeitsguss realisiert ist. Dann ist der Körper 20 des Endgeräts so auszugestalten, dass die kombinierte Konstruktion im Endgerät montiert werden kann und dass der Körper 20 abgedichtet ist. Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Regelorgan 50 keinen separaten Knopfkörper 11 auf, sondern das Regelorgan 50 wird direkt an den Körper 20 des Endgeräts befestigt. Nach der Ausführungsform ohne Knopfkörper ist der integrierte Teil 10, 12, 13, 18 des Regelorgans 50 in die Öffnung montiert, die im Körper 20 oder zwischen dem Körper 20 und der drehbaren Rückplatte (nicht dargestellt) gefertigt ist, wobei die Dichtung der Rückplatte auch das integrierte Teil 10, 12, 13, 18 gegen den Körper 20 abdichtet.
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Ein Beispiel für eine Betriebssituation des Regelorgans 50 in der Praxis ist der Fall, in dem der eindrückbare und drehbare Knopf 10 einer Armbanduhr oder eines Pulsmessers zur Regelung der Weckzeit genutzt wird. In diesem Beispiel werden die gewünschten Stunden durch Rollen durch radiales Drehen des Knopfs 10 gesucht, wobei die Stunde im Display wechselt, wenn die vom Zahnrad 13 abgelenkte Haspel 25 des Radialschalters 24 in ihre mittlere Position einklickt. Die gewünschte Stunde wird durch axiales Drücken des Knopfes 10 bestätigt, wobei der Druckknopf 23 des Axialschalters 22 in seine Kopplungsposition durch Druck des Schiebers 12 abgelenkt wird, was einen automatischen Übergang in die Minutenauswahl zur Folge hat, wobei das Gleiche für die Minuten durchgeführt wird.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung des Armbandcomputers einer Armbanduhr oder eines entsprechenden Endgeräts wird ein Knopf
10 der oben beschriebenen Art auf der Außenseite des Endgeräts gedreht, wobei die regelbaren Werte, die im digitalen Display dargestellt sind, sich entsprechend der Drehungen des Knopfes
10 schrittweise verändern. Beim Drehen des Knopfes
10 wird dessen Drehbewegung mechanisch auf den innenseitigen Wippenschalter
24 des Endgeräts übertragen, das heißt, auf den Radialschalter wie oben beschrieben. Somit wird gemäß dem Verfahren der Wippenschalter
24 mit dem Knopf
10 benutzt, indem die Haspel
25 des Wippenschalters
24 mit einer strahlenförmigen Klaue des axialen Organs
18, das mit dem Knopf
10 verbunden ist, abgelenkt wird, mit anderen Worten, mit einem im Anschluss an die mit dem Knopf
10 verbundenen Reaktionsstange
18 angeordneten Flügel, wie zum Beispiel ein Zahn des Zahnrads
13. Wenn der gewünschte Wert durch Drehen des Knopfes
10 erreicht ist, wird dieser Wert durch Eindrücken, das heißt durch axiales Drücken des Knopfes
10, ausgewählt. Die Druckbewegung des Knopfes
10 wird mechanisch auf den innenseitigen Druckschalter
22, das heißt auf den Axialschalter des Endgerätes, übertragen, wie oben beschrieben. Somit wird nach dem Verfahren der Druckschalter
22 verwendet, indem der Druckknopf
23 desselben mit einem axialen Organ
18, das mit dem Knopf
10 verbunden ist, oder mit einem separaten mit diesem verbundenen Hammerteil
12, das heißt mit einem Schieber, wie oben beschrieben, abgelenkt wird. Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Drehbewegung des Knopfes
10 auf die als Wippenschalter
24 fungierende und auf der innenseitigen Platine des Endgerätes montierte Elektronikkomponente übertragen. Entsprechend wird nach einer Ausführungsform die Druckbewegung des Knopfes
10 auf die als Druckschalter
22 fungierende und auf der innenseitigen Platine des Endgeräts montierte Elektronikkomponente übertragen. Bezugszeichenliste
| Nummer | Teil |
| 10 | Knopf |
| 11 | Knopfkörper |
| 12 | Schieber |
| 13 | Zahnrad |
| 14 | Feder |
| 15 | Gleitscheibe |
| 16 | Dichtungsring |
| 17 | Dichtungsring |
| 18 | Reaktionsstange |
| 20 | Körper |
| 21 | Platine |
| 22 | Druckschalter |
| 23 | Druckknopf |
| 24 | Wippenschalter |
| 25 | Haspel |
| 27 | Halteklaue |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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