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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung,
die bei elektronischen Vorrichtungen in Fahrzeugen eingesetzt wird, beispielsweise
bei Kraftfahrzeugmultimedia- und Navigationssystemen.
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In den letzten Jahren gab es eine
schnelle Entwicklung der Merkmale elektronischer Vorrichtungen in
Fahrzeugen, beispielsweise von Kraftfahrzeugmultimedia- und Navigationssystemen.
Da diese elektronischen Vorrichtungen in dem begrenzten Raum installiert
sind, der in einem Fahrzeug verfügbar
ist, sind Eingabeeinrichtungen zum Betätigen dieser Mehrfachfunktionsvorrichtungen
erforderlich, um die Benutzung eines einzigen Betätigungsknopfes
zur Eingabe in mehreren Richtungen zu ermöglichen.
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Das japanische offengelegte Patent
Nr. 2000-48681 stellt ein Beispiel dieser Art einer herkömmlichen
Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung dar.
Diese Eingabeeinrichtung gibt Signale dadurch aus, dass eine Betätigungswelle
gedreht und gedrückt
wird, die auch in jeder Richtung verkippt werden kann. Ein Elektronikbauteil
zur Dreh- und Druckbetätigung
wird verwendet, und dieses Elektronikbauteil ist auf einer Leiterplatte
einer Elektronikvorrichtung im Fahrzeug vorgesehen, um Signale auch durch
eine Kippbetätigung
der Betätigungswelle
zu erzeugen.
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Diese herkömmliche Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
wird unter Bezugnahme auf die 14 bis 18 beschrieben.
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14 ist
eine Vorderansicht, teilweise geschnitten, einer herkömmlichen
Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung. Die Leiterplatte 610 der Elektronikeinrichtung
im Fahrzeug, das Elektronikbauteil für eine Dreh- und Druckbetätigung 620,
eine Betätigungswelle 630,
und sich selbst zurückstellende
Druckschalter 641 bis 644 sind in den Zeichnungen
dargestellt.
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In dem Elektronikbauteil 620 zum
Drehen und Drücken
(nachstehend einfach als Elektronikbauteil 620 bezeichnet)
ist eine mehreckige Kugel 651, deren Horizontalschnitt
ein Vieleck darstellt, der Betätigungswelle 650 in
das mehreckige Loch 661 im Zentrum eines Rotors 660 vertikal
beweglich eingeführt,
dreht sich jedoch zusammen mit dem Rotor 660, wie in der
Vorderschnittansicht in 15 gezeigt
ist.
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Wenn die Betätigungswelle 650 gedreht wird,
dreht sich eine Kontaktplatte 670 über den Rotor 660.
Elastische Kontakte 681 und 682, die elastisch
und gleitbeweglich diese Kontaktplatte 670 berühren, bilden
einen Drehkodierer 690 als Drehabschnitt, und geben Signale
aus. Wenn die Betätigungswelle 650 druckbeaufschlagt
wird, wird ein kuppelförmiger,
flexibler Kontakt 710 nach unten über einen Treiber 700 gedrückt, der
das untere Ende der Betätigungswelle 650 berührt. Der
gedrückte,
flexible Kontakt 710 schließt Schaltungen zwischen festen
Kontakten 721 und 722 kurz, damit der Schalter 730,
der Druckabschnitt, Signale ausgibt. Wenn die Betätigungswelle 650 verkippt
wird, verkippt sich die Betätigungswelle 650 glatt
in dem mehreckigen Loch 661 des Rotors 660, der
sich um das Zentrum der mehreckigen Kugel 651 der Betätigungswelle 650 dreht.
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Wie in 16 gezeigt,
die eine Schnittansicht entlang der Linie P-P in 14 ist, sind vier Druckschalter 641 bis 644 in
vier Richtungen in Abständen
von 90° auf
demselben Radius angeordnet, zentriert zur Betätigungswelle 650 des
Elektronikbauteils 620. Das untere Umfangsende 631 eines größeren Durchmessers
des Knopfes 630, der auf der Spitze der Betätigungswelle 650 des
Elektronikbauteils 620 angebracht ist, berührt Druckknöpfe 741 bis 744.
Der Betätigungshub
dieser vier Druckschalter 641 bis 644 ist so gewählt, dass
er größer ist
als jener des Schalters 730 des Elektronikbauteils 620.
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Wenn der Knopf 630 der Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
mit dem voranstehend geschilderten Aufbau gedreht wird, dreht die
Betätigungswelle 650 des
Elektronikbauteils 620 den Rotor 660, so dass
der Drehkodierer 690 Ausgangssignale ausgibt. Wenn der
Knopf 630 gedrückt
wird, drückt das
untere Teil der Betätigungswelle 650 auf
den Treiber 700, so dass der Schalter 730 aktiviert
wird und Signale ausgibt, wie dies in der Vorderschnittansicht in 17 dargestellt ist.
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Wenn der Knopf 630 gedrückt wird,
drückt auch
das untere Ende 631 am Umfang auf die Druckknöpfe 741 bis 744 der
Druckschalter 641 bis 644. Allerdings werden vier
Druckschalter 641 bis 644 nicht aktiviert, da
der Betätigungshub
dieser Schalter größer ist
als der Betätigungshub
des Schalters 730. Wenn der Knopf 630 in der gewünschten
Richtung verkippt wird, beispielsweise nach links, wie durch den
Pfeil in dem Vorderansichtsquerschnitt in 18 angedeutet ist, wird der Druckknopf 741 in
der Kipprichtung druckbeaufschlagt, so dass der Druckschalter 641 aktiviert
wird, und Signale ausgibt.
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Bei der herkömmlichen Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
ist diese allerdings so ausgebildet, dass sie auf der Leiterplatte
der Elektronikvorrichtung vorgesehen ist. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit
dafür,
dass eine Positionsabweichung zwischen Bauteilen der Eingabeeinrichtung
vorhanden ist. Weiterhin muss das untere Umfangsende 631 ständig in
Kontakt mit der oberen Oberfläche
der Druckknöpfe 741 bis 744 von
vier Druckschaltern 641 bis 644 stehen, um eine
Lose des Knopfes 630 im Normalzustand zu verhindern. Dadurch
gleitet das untere Umfangsende 631 auf der oberen Oberfläche von
vier Druckknöpfen 741 bis 744,
wenn der Knopf 630 gedreht wird, was zu einer unangenehmen
taktilen Rückmeldung
im Gebrauch führt.
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Die vorliegende Erfindung überwindet
die voranstehend geschilderten, beim Stand der Technik auftretenden
Unzulänglichkeiten.
Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, eine Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
zur Verfügung
zu stellen, die als unabhängige
Einrichtung zusammengebaut werden kann, bevor sie auf einer Leiterplatte
einer Elektronikvorrichtung montiert wird. Der Betätigungsknopf
weist keine Lose auf, und dreht sich mit einem angenehmen Gefühl. Darüber hinaus
werden fehlerhafte Betätigungen
verringert.
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Die Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung weist auf:
- (a) ein Elektronikbauteil
zur Ausgabe von Signalen in Reaktion auf das Drehen und Druckbeaufschlagen
des Betätigungsabschnitts;
- (b) ein oberes Substrat, welches das Elektronikbauteil an seinem
Zentrum haltert, das um einen ersten Halterungsstift auf einer ersten
Kippachse senkrecht zur Drehachse des Betätigungsabschnitts verkippbar
ist;
- (c) einen Rahmen, der das obere Substrat umgibt, und eine Kipphalterung
für den
ersten Halterungsstift aufweist, und verkippbar gehaltert ist, zentriert
durch einen zweiten Halterungsstift auf einer zweiten Kippachse
senkrecht zur Drehachse und in rechtem Winkel zur ersten Kippachse;
- (d) ein unteres Substrat, das eine Halterung für den zweiten
Halterungsstift aufweist; und
- (e) mehrere Druckschalter, die so auf dem unteren Substrat angeordnet
sind, dass sie die untere Oberfläche
des oberen Substrats berühren.
Die Druckschalter sind in gleicher Entfernung und im gleichen Winkelabstand
angeordnet, zentriert auf einem Kreuzungspunkt der ersten Kippachse
und der zweiten Kippachse.
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Das obere Substrat verkippt sich
zum unteren Substrat hin durch Verkippen des Betätigungsabschnitts, und einer
oder zwei Druckschalter werden aktiviert.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine
Vorderansicht, teilweise geschnitten, einer Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
gemäß einer
ersten beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Perspektivansicht in Explosionsdarstellung der Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
gemäß der ersten
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Aufsicht auf die Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung gemäß der ersten
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Vorderschnittansicht eines elektronischen Bauteils zur Dreh- und
Druckbetätigung, welches
ein wesentliches Teil in 1 darstellt;
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5 eine
Vorderansicht, teilweise geschnitten, wenn die Betätigungswelle
in 1 verkippt ist;
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6A eine
Vorderansicht, teilweise geschnitten, eines weiteren Beispiels für ein oberes Substrat,
das ein wesentliches Teil in 1 darstellt;
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6B eine
Aufsicht auf das obere Substrat in 6A;
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7 eine
Vorderansicht, teilweise geschnitten, einer Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
gemäß einer
zweiten beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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8 eine
Vorderansicht, teilweise geschnitten, einer Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
gemäß einer
dritten beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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9 eine
Aufsicht auf die Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung in 8;
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10 eine
Ansicht von unten der Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung in 8;
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11 eine
Ansicht von unten, wenn die Betätigungswelle
in 8 verkippt wird;
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12 eine
Vorderansicht, teilweise geschnitten, einer Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
gemäß einer
vierten beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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13 eine
Vorderansicht, teilweise geschnitten, wenn die Betätigungswelle
in 12 verkippt wird;
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14 eine
Vorderansicht, teilweise geschnitten, einer herkömmlichen Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung;
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15 eine
Vorderschnittansicht eines elektronischen Bauteils zur Dreh- und
Druckbetätigung, welches
ein wesentliches Teil in 14 darstellt;
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16 eine
Schnittansicht entlang P-P in 14;
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17 eine
Vorderansicht, teilweise geschnitten, wenn die Betätigungswelle
in 14 druckbeaufschlagt
wird; und
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18 eine
Vorderansicht, teilweise geschnitten, wenn die Betätigungswelle
in 14 verkippt wird.
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ERSTE BEISPIELHAFTE
AUSFÜHRUNGSFORM
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1 ist
eine Vorderansicht, teilweise geschnitten, einer Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
gemäß der ersten
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 2 ist
eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung, und 3 ist eine Aufsicht. In
diesen Zeichnungen haltert das obere Substrat 22 ein elektronisches
Bauteil 21 für die
Dreh- und Druckbetätigung.
Ein Rahmen 23 ist um das obere Substrat 22 herum
vorgesehen. Das untere Substrat 24 haltert drehbar diese
Teile. Druckschalter 251 bis 254 sind sich selbständig zurückstellende
Schalter.
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Bei dem elektronischen Bauteil 21 zur
Dreh- und Druckbetätigung
(nachstehend einfach als elektronisches Bauteil 21 bezeichnet)
dreht sich, wie in der Vorderschnittansicht in 4 dargestellt, die Kontaktplatte 7 über den
Rotor 6, wenn die Betätigungswelle 26,
die als Betätigungsabschnitt
dient, gedreht wird. Elastische Kontakte 81 und 82 berühren elastisch
und gleitend diese Kontaktplatte 7, und bilden einen Drehkodierer 9,
der als Drehabschnitt dient, zur Ausgabe von Signalen. Wenn die
Betätigungswelle 26 druckbeaufschlagt
wird, wird der kuppelförmige,
flexible Kontakt 11 über
den Treiber 10 nach unten gedrückt, der das untere Ende der
Betätigungswelle 26 berührt. Der
gedrückte,
flexible Kontakt 11 schließt die festen Kontakte 121 und 122 kurz, damit
der Schalter 13, der als Druckabschnitt dient, Signale
ausgibt. Der mehreckige Abschnitt 261 der Betätigungswelle 26 ist
an das mehreckige Loch 61 im Zentrum des Rotors 6 vertikal
beweglich eingepasst, dreht sich jedoch zusammen mit dem Rotor 6.
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Das obere Substrat 22, welches
das Elektronikbauteil 21 im Zentrum haltert, ist an der
Kipphalterung 231 des Rahmens 23 gehaltert, der
das obere Substrat 22 umgibt. Das obere Substrat 22 kann
um einen ersten Halterungsstift 27 gedreht werden, der an
beiden Seiten des Rahmens 23 vorgesehen ist, auf einer
ersten Kippachse M senkrecht zur Drehachse der Betätigungswelle 26 des
Elektronikbauteils 21.
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Weiterhin wird der Rahmen 23 an
der Kipphalterung 21 gehaltert, die auf dem unteren Substrat 24 darunter
vorgesehen ist. Dieser Rahmen 23 kann um einen zweiten
Halterungsstift 28 verschwenkt werden, der an beiden Seiten
des unteren Substrats 24 angeordnet ist, auf einer zweiten
Kippachse N senkrecht zur Drehachse der Betätigungswelle 26 und
in rechtem Winkel zur ersten Kippachse M. Anders ausgedrückt sind
das obere Substrat 22 und das untere Substrat 24 verkippbar
mit dem Rahmen 23 durch den ersten Halterungsstift 27 auf
der ersten Kippachse M und den zweiten Halterungsstift 28 auf der
zweiten Kippachse N gekuppelt, die sich in rechtem Winkel schneiden,
so dass ein Universalgelenk geschaffen wird. Entlang der ersten
Kippachse M und der zweiten Kippachse N auf dem unteren Substrat 24 sind
vier Druckschalter 251 bis 255 in gleicher Entfernung
von dem Kreuzungspunkt dieser beiden Achsen angeordnet. Diese Druckschalter 251 bis 254 sind
sich selbst zurückstellende
Schalter, und weisen einen gleichen Betätigungshub und eine gleiche
Betätigungskraft
auf. Druckvorsprünge 221 bis 224 auf der
unteren Oberfläche
des oberen Substrats 22 berühren Druckknöpfe 255 und 258 der
Druckschalter, damit der Raum zwischen der unteren Oberfläche des
oberen Substrats 22 und dem unteren Substrat 24 im
Normalzustand parallel ausgeglichen ist.
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Weiterhin sind Vorsprünge 225 bis 228 ebenfalls
auf der unteren Oberfläche
des oberen Substrats 22 vorgesehen, auf einer Winkelhalbierenden, welche
den Kreuzungspunkt der ersten Kippachse M und der zweiten Kippachse
N an Orten mit entsprechender Entfernung von dem Kreuzungspunkt
zu den Druckschaltern 251 bis 254 überquert.
Anders ausgedrückt
sind die Vorsprünge 225 bis 228 in
der Mitte der Druckvorsprünge 221 bis 224 angeordnet. Die
Spalte zwischen diesen Vorsprünge 225 bis 228 und
dem unteren Substrat 24 sind so gewählt, dass sie etwa das 0,8-
bis 1,4-fache des Betätigungshubes der
Druckschalter 251 bis 254 betragen.
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Nachstehend wird der Betriebsablauf
der Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
mit dem voranstehend geschilderten Aufbau bei der ersten beispielhaften
Ausführungsform
erläutert.
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Zuerst gibt, wenn der auf der Betätigungswelle 26 des
Elektronikbauteils 21 angebrachte Knopf 29 in
dem Normalzustand, gezeigt in 1, gedreht
wird, der Drehkodierer 9 als der Drehabschnitt ein Signal
aus; und wenn der Knopf 29 gedrückt wird, gibt der Schaltabschnitt 13 als
der Druckbeaufschlagungsabschnitt ein Signal ebenso wie beim Stand
der Technik aus.
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Dann wird, wie durch einen Pfeil
in der Vorderansicht, teilweise geschnitten, in 5 angedeutet, ein Signal ausgegeben,
wenn der Knopf 29 gedrückt
und nach links verkippt wird, entlang der zweiten Kippachse N über die
nächsten
Schritte. Das obere Substrat 22, das die Betätigungswelle 26 haltert,
dreht sich nach links um den ersten Halterungsstift 27,
der auf der ersten Kippachse M vorgesehen ist, zusammen mit der
Betätigungswelle 26,
oder dem Elektronikbauteil 21, und wird zum unteren Substrat 24 hin
verkippt. Dann bewegt sich der Druckvorsprung 224 links
auf der zweiten Kippachse N nach unten, zum Druckknopf 258 hin,
und aktiviert den Druckschalter 254, der ein Signal abgibt.
Wenn die auf den Knopf 29 einwirkende Druckkraft freigegeben wird,
drückt
der Druckknopf 258 des Druckschalters 254 den
Druckvorsprung 224 oder das obere Substrat 22 durch
seine Selbstrückstellkraft
zurück,
und kehrt der Knopf 29 zum Normalzustand zurück.
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Auf die gleiche Art und Weise wird,
wenn der Knopf 29 nach rechts verkippt wird, der Druckschalter 252 so
aktiviert, dass er ein Signal ausgibt. Wenn der Knopf 29 nach
vorn oder hinten entlang der ersten Kippachse M verkippt wird, verkippen
sich das obere Substrat 22 und der Rahmen 23 um
den zweiten Halterungsstift 28 an beiden Seiten des unteren
Substrats 24 auf der zweiten Kippachse N, um den jeweiligen
Druckschalter 253 bzw. 251 zu aktivieren.
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Der folgende Abschnitt beschreibt
den Betrieb, wenn der Knopf 29 nicht entlang der ersten
Kippachse M oder der zweiten Kippachse N verkippt wird, an denen
vier Druckschalter 251 bis 254 vorgesehen sind,
sondern zur Mitte dieser Achsen M und N hin. In diesem Fall wird
der Knopf 29 oder das obere Substrat 22 zur Mitte
der beiden Kippachsen verkippt, infolge der Bewegung des Universalgelenks, das
durch das obere Substrat 22 erzielt wird, das sich um den
ersten Halterungsstift 27 verkippt, und durch den Rahmen 23,
der sich um den zweiten Halterungsstift 28 verkippt. Allerdings
sind, wie in 3 gezeigt,
Vorsprünge 225 bis 228 auf
der unteren Oberfläche
des oberen Substrats 22 in diesen Richtungen an Positionen
mit entsprechender Entfernung von dem Kreuzungspunkt beider Kippachsen
zu den Druckschaltern 251 bis 254 vorgesehen.
Beispielsweise müssen,
wenn der Knopf 29 oder das obere Substrat 22 in
der Richtung verkippt wird, in welcher der Vorsprung 225 in Fig. 3 vorgesehen ist, die
folgenden Bedingungen erfüllt
sein, um den Druckschalter 251 oder 252 zu aktivieren,
der sich am nächsten
in Kipprichtung befindet. Der Vorsprung 225 muss um mehr
als das √2-fache
des Betätigungshubes
der Druckschalter 251 und 252 gedrückt werden,
um den Druckknopf 255 oder 256 um mehr als den
Schalterbetätigungshub
druckzubeaufschlagen. Allerdings ist, wie voranstehend erwähnt, der Spalt
zwischen den Vorsprüngen 225 bis 228 und dem
unteren Substrat 24 auf zwischen das 0,4-fache und 1,4-fache
des Betätigungshubes
eingestellt, was weniger ist als das √2-fache, der Druckschalter 251 bis 254.
Daher berührt
bei dem voranstehend geschilderten Beispiel der Vorsprung 225 das
untere Substrat 24, bevor die Druckschalter 251 und 252 aktiviert
werden.
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Wie voranstehend geschildert werden
daher die Druckschalter 251 bis 254 nicht aktiviert,
wenn der Knopf 29 zur Mitte hin verkippt wird, und nicht entlang
der ersten Kippachse M oder der zweiten Kippachse N, an denen vier
Druckschalter 251 bis 254 angeordnet sind.
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Wenn der Knopf 29 in der
Richtung entlang der ersten Kippachse M oder der zweiten Kippachse N
verkippt wird, an denen vier Druckschalter 251 bis 254 angeordnet
sind, ist es selbstverständlich
erforderlich, so vorzugehen, dass Vorsprünge nahe an dieser Richtung
nicht das untere Substrat 24 berühren. Da der Spalt zwischen
den Vorsprüngen 225 bis 228 und
dem unteren Substrat 24 auf das 0,8- bis 1,4-fache, also
mehr als das 1/√2-fache,
des Betätigungshubes
der Druckschalter 251 bis 254 eingestellt ist,
berührt
der Vorsprung 227 oder 228 nicht das untere Substrat 24,
bevor beispielsweise der Druckschalter 254 aktiviert wird.
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6A ist
eine Vorderansicht, teilweise geschnitten, und 6B ist
eine Aufsicht eines Beispiels der Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
bei der ersten beispielhaften Ausführungsform, mit einer Ausbildung
ohne Vorsprünge 225 bis 228 auf
der unteren Oberfläche
des oberen Substrats 22 auf der Winkelhalbierenden, die
durch die Kreuzungspunkte der ersten Kippachse M und der zweiten
Kippachse N hindurchgeht.
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Anders ausgedrückt sind nur Druckvorsprünge 301 bis 304 entsprechend
Druckknöpfen 255 bis 258 von
vier Druckschaltern 251 bis 254 auf der unteren
Oberfläche
des oberen Substrats 30 entlang der ersten Kippachse M
und der zweiten Kippachse N vorgesehen. Selbst bei dieser Ausbildung
können Druckschalter 254 und 252 oder 253 und 251 dadurch
aktiviert werden, dass der Knopf 29 nach rechts, links,
vorn oder hinten entlang der ersten Kippachse M oder der zweiten
Kippachse N verkippt wird.
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Wenn der Knopf 29 zur Mitte
der ersten Kippachse M und der zweiten Kippachse N verkippt wird, jedoch
nicht entlang den beiden Achsen, verkippt sich der Knopf 29 oder
das obere Substrat 30 zur Mitte der beiden Kippachsen auf
dieselbe Art und Weise wie voranstehend geschildert. Wenn sich beispielsweise
in 6B das obere Substrat 30 zur
Mitte zwischen zwei Druckschaltern 251 und 252 verkippt, werden
die beiden Druckschalter 251 und 252 aktiviert,
obwohl möglicherweise
mit einem geringfügigen
Zeitunterschied. Auf dieselbe Art und Weise können andere Kombinationen von
zwei Druckschaltern gleichzeitig aktiviert werden.
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In diesem Fall kann, wenn eine Schalterkennungsvorrichtung
(nicht gezeigt) zur Verarbeitung jenes falls vorgesehen ist, in
welchem zwei Schalter innerhalb einer vorbestimmten Zeit aktiviert
werden, unter Verwendung eines von einem einzelnen Schaltvorgang
unterschiedlichen Signals, der Knopf 29 in acht Richtungen
verkippt werden, also um das Doppelte der vier Richtungen entlang
der ersten Kippachse M und der zweiten Kippachse N, um ein Signal auszugeben.
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Wie voranstehend geschildert ermöglicht es die
erste beispielhafte Ausführungsform,
dass eine unabhängige
Einrichtung auf dem unteren Substrat 24 zusammengebaut
wird. Wenn der auf der Betätigungswelle 26 angebrachte
Knopf 29 gedreht oder gedrückt wird, wird ein Signal in
Reaktion auf diese Betätigung
von dem Elektronikbauteil 21 zur Dreh- und Druckbetätigung abgegeben.
Wenn der Knopf 29 verkippt wird, wird das obere Substrat 22 oder 30 zum
unteren Substrat 24 hin verkippt, und aktiviert zumindest
einen der beiden Druckschalter 251 bis 254, damit
ein Signal ausgegeben wird. Weiterhin schaltet die erste beispielhafte
Ausführungsform
jegliche Lose des Knopfes 29 aus, und erzielt eine Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
mit einer angenehmen taktilen Rückmeldung,
wenn der Knopf 29 gedreht wird.
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ZWEITE BEISPIELHAFTE
AUSFÜHRUNGSFORM
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7 ist
eine Vorderansicht, teilweise geschnitten, einer Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
gemäß einer
zweiten beispielhaften Ausführungsform.
Wie aus 7 hervorgeht,
weist ein Elektronikbauteil zur Dreh- und Druckbetätigung der Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
bei der zweiten beispielhaften Ausführungsform einen unterschiedlichen
Aufbau auf als bei der ersten beispielhaften Ausführungsform.
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Das Elektronikbauteil 31 zur
Dreh- und Druckbetätigung
(nachstehend einfach als Elektronikbauteil 31 bezeichnet),
das im Zentrum des oberen Substrats 32 der Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
bei dieser beispielhaften Ausführungsform gehaltert
wird, gibt ein Signal entsprechend der nächsten Schritte aus. Wenn der äußere Knopf 33 in Form
eines hohlen Rings gedreht wird, dreht sich auch die Kontaktplatte 35,
die durch den Rotor 34 gehaltert wird, der einstückig mit
der zylindrischen äußeren Welle 341 ausgebildet
ist. Elastische Kontakte 361 und 362 berühren elastisch
und gleitbeweglich die Kontaktplatte 35, zur Ausbildung
eines Drehkodierers 37, der als der Drehabschnitt dient,
damit ein Signal ausgegeben wird. Wenn der im Zentrum des äußeren Knopfes 33 angeordnete,
innere Knopf 38 gedrückt
wird, gibt der Druckschalter 40, der im Inneren des zentralen
Lochs 391 auf der Basis 39 des Drehkodierers 37 angeordnet
ist, ein Signal aus, und dient so als Druckbeaufschlagungsabschnitt.
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Der innere Knopf 38 ist
so in das zentrale Loch 391 auf der Basis 39 eingepasst,
dass er sich in Vertikalrichtung bewegt, jedoch ohne sich zu drehen, und
seine obere Oberfläche 381,
die an der Oberfläche
freiliegt, zeigt Betätigungsfunktionen
dieser Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung an.
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Die Ausbildung des Rahmens 23,
der drehbeweglich das obere Substrat 32 haltert, und des
unteren Substrats 24, welches drehbeweglich diesen Rahmen 23 haltert,
sowie der Betrieb des einen oder der zwei von vier Druckschaltern 251 bis 254,
die auf der unteren Oberfläche 24 angeordnet
sind, und durch Verkippen des äußeren Knopfes 33 in
einer vorbestimmten Richtung aktiviert werden, sind ebenso wie bei
der ersten beispielhaften Ausführungsform.
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Die Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung gemäß der zweiten
beispielhaften Ausführungsform mit
dem voranstehend geschilderten Aufbau benötigt zwei Knöpfe, nämlich den äußeren Knopf 33 und
den inneren Knopf 38. Allerdings können die Betätigungsfunktionen
der Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
auf der oberen Oberfläche 381 des
festen, inneren Knopfes 38 auf leicht erkennbare Art und
Weise in einer vorbestimmten Richtung angezeigt werden.
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DRITTE BEISPIELHAFTE
AUSFÜHRUNGSFORM
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8 ist
eine Vorderansicht, teilweise geschnitten, einer Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
gemäß einer
dritten beispielhaften Ausführungsform. 9 ist eine Aufsicht, und 10 ist eine Ansicht von
unten.
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Wie aus den Zeichnungen hervorgeht,
weist die Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung bei der dritten beispielhaften
Ausführungsform
obere und untere Substrate auf, sowie Druckschalter, die auf dem
unteren Substrat vorgesehen sind, und anders als bei der ersten
beispielhaften Ausführungsform ausgebildet
sind.
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Bei der Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
gemäß dieser
beispielhaften Ausführungsform sind
das obere Substrat 41, welches das Elektronikbauteil 21 zur
Dreh- und Druckbetätigung
(nachstehend einfach als Elektronikbauteil 21 bezeichnet)
in seinem Zentrum haltert, und das untere Substrat 42 verschwenkbar
mit dem Rahmen 23 durch den ersten Halterungsstift 27 auf
der ersten Kippachse M und den zweiten Halterungsstift 28 auf
der zweiten Kippachse N gekuppelt, die sich im rechten Winkel schneiden,
um ein Universalgelenk bereitzustellen, ebenso wie bei der ersten
beispielhaften Ausführungsform.
Allerdings sind bei dieser beispielhaften Ausführungsform acht sich selbst
zurückstellende Druckschalter 431 bis 434 und 451 bis 454 abwechselnd
in einem Winkelabstand von 45° an jeweiligen Winkelpositionen
von 22,5° zu
beiden Seiten der ersten Kippachse M und der zweiten Kippachse N
in gleicher Entfernung von dem Kreuzungspunkt der ersten Kippachse
M und der zweiten Kippachse N angeordnet, wie dies in 9 gezeigt ist.
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Die voranstehend geschilderten vier
Druckschalter 431 bis 434 erzeugen eine taktile
Rückmeldung,
und werden durch gleich lange Betätigungshübe und gleiche Betätigungskräfte aktiviert,
wenn die Druckknöpfe 441 bis 444 gedrückt werden.
Die anderen vier Druckschalter 451 bis 454 werden
aktiviert, ohne eine taktile Rückmeldung
zu erzeugen, durch einen gleich langen Betätigungshub und eine gleiche Betätigungskraft,
wenn die Druckknöpfe 461 bis 464 gedrückt werden.
Der Betätigungshub
der Druckschalter 431 bis 434, die eine taktile
Rückmeldung
erzeugen, ist ebenso so groß oder
größer als
der Betätigungshub
der Druckschalter 451 bis 454, die keine taktile
Rückmeldung
erzeugen.
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Druckvorsprünge 411 bis 414 und 415 bis 418,
die auf der unteren Oberfläche
des oberen Substrats 41 vorgesehen sind, berühren Druckknöpfe 441 bis 444 und 461 bis 464 von
acht Druckschaltern 431 bis 434 und 451 bis 454.
Im Normalzustand gleichen diese Druckvorsprünge den Raum zwischen der unteren
Oberfläche
des oberen Substrats 41 und des unteren Substrats 42 parallel
aus.
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Weiterhin ist ein kleiner Stift 471 an
der Spitze einer Stange 47, die sich von dem unteren Zentrum
des oberen Substrats 41 entlang der Drehachse der Betätigungswelle 26 des
Elektronikbauteils 21 nach unten erstreckt, weiter nach
unten von der unteren Oberfläche
des unteren Substrats 42 aus verlängert, und ist in das Kippführungsloch 49 am
unteren Ende des Zylinders 48 eingeführt, der die Stange 47 umgibt.
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Dieses Kippführungsloch 49 weist,
wie in 10 gezeigt, Ausnehmungen 492 in
einer Richtung entsprechend der Kippbetätigung der Betätigungswelle 26 um
ihr Zentrumsloch 491 auf, dessen Durchmesser größer ist
als jener des kleinen Stiftes 471. Diese Ausnehmungen 492 sind
in der Mitte benachbarter Druckschalter in acht Druckschaltern 431 bis 434 und 451 bis 454 vorgesehen,
die in Winkelabständen
von 45° angeordnet sind. Anders ausgedrückt sind Ausnehmungen 492 in
einem Winkelabstand von 45° in
insgesamt acht Richtungen vorgesehen, was zu vier Richtungen entlang
der ersten Kippachse M und der zweiten Kippachse N und zu vier Richtungen
entlang der Winkelhalbierenden führt, welche
den Kreuzungspunkt dieser Kippachsen durchquert.
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Die Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung bei
der dritten beispielhaften Ausführungsform
weist weiterhin eine Schalterkennungsvorrichtung (nicht gezeigt)
auf, zur Verarbeitung von Signalen, die ausgegeben werden, wenn
zwei benachbarte Schalter unter den acht Druckschaltern 431 bis 434 und 451 bis 454 innerhalb
einer vorbestimmten Zeit aktiviert werden, als unterschiedliche
Signale.
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Als nächstes wird der Betriebsablauf
der Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
bei der dritten beispielhaften Ausführungsform mit dem voranstehend
geschilderten Aufbau beschrieben.
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Der Betrieb, wenn der auf der Betätigungswelle 26 des
Elektronikbauteils 21 angebrachte Knopf 29 gedreht
oder druckbeaufschlagt wird, ist ebenso wie bei der ersten beispielhaften
Ausführungsform.
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Wenn der Knopf 29 nach links
entlang der zweiten Kippachse N durch Druckbeaufschlagung des Knopfes 29 im
Normalzustand verkippt wird, wie durch einen Pfeil in 8 angedeutet, dreht sich
das obere Substrat 41 nach links um den ersten Halterungsstift 27 auf
der ersten Kippachse M, und wird zum unteren Substrat 42 hin
verkippt. Dann bewegen sich Druckvorsprünge 411 und 415 (nicht
dargestellt) an der linken Seite in der Nähe der zweiten Kippachse N
nach unten. Dies führt
dazu, dass Druckknöpfe 441 und 461 heruntergedrückt werden,
und Druckschalter 431 und 451 praktisch gleichzeitig
aktiviert werden, so dass sie Signale ausgeben. Diese Signale werden
von der Schalterkennungsvorrichtung als ein Signal verarbeitet.
Der Druckschalter 431 unter den Druckschaltern 431 und 451,
die praktisch gleichzeitig aktiviert werden, weist einen Betätigungshub
auf, der ebenso groß ist
oder größer ist
als jener des Druckschalters 451, und ist so ausgelegt, dass
er beim Aktivieren eine taktile Rückmeldung erzeugt. Daher werden
zwei Druckschalter 431 und 451 fehlerfrei aktiviert,
wenn der Knopf 29 druckbeaufschlagt und verkippt wird,
bis der Druckschalter 431 eine taktile Rückmeldung
erzeugt.
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Wenn sich dieses obere Substrat 41 nach links
dreht, bewegen sich Druckvorsprünge 412 und 418 (nicht
gezeigt) nahe zur ersten Kippachse M ebenfalls nach unten, so dass
Druckknöpfe 442 und 464 von
Druckschaltern 432 und 454 druckbeaufschlagt werden.
Das Ausmaß,
um welches sich die Druckvorsprünge 412 und 418 nach
unten bewegen, wenn sich die Druckschalter 451 und 431 entsprechend
den Druckvorsprüngen 415 und 411 nach
unten bewegen, bei einem Betätigungshub,
ist das Verhältnis
von (sin 22,5°/sin
65,5°) des
Betätigungshubes,
also 41%. Daher werden die Druckschalter 432 und 454 nicht
aktiviert.
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Der kleine Stift 471 an
der Spitze der Stange 47, der vom unteren Zentrum des oberen
Substrats 41 nach unter verläuft, bewegt sich nach rechts
vom zentralen Loch 491 im Kippführungsloch 49 auf
dem unteren Ende des Zylinders 48, der von dem unteren Substrat 42 ausgeht,
wenn sich das obere Substrat 41 nach links dreht. Wie in 11 gezeigt, gelangt der
kleine Stift 471 in die rechte Ausnehmung 492 hinein,
so dass er den Knopf 29 oder das obere Substrat 41 so
führen
kann, dass er bzw. es ordnungsgemäß nach links entlang der zweiten
Kippachse N verkippt wird.
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Wenn die auf den Knopf 29 einwirkende
Kraft entfernt wird, drückt
die Selbstrückstellkraft
der Druckknöpfe 441 und 461 der
Druckschalter 431 und 451 die Druckvorsprünge 411 und 415 oder
das obere Substrat 41 zurück, so dass der Knopf 29 zum
Normalzustand zurückkehrt.
Der kleine Stift 471 an der Spitze der Stange 47 in
dem unteren Teil des oberen Substrats 41 kehrt ebenfalls
zum Zentrumsloch 491 im Kippführungsloch 49 zurück.
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Auf dieselbe Art und Weise drehen
sich, wenn der Knopf 29 nach vorn verkippt wird, das obere
Substrat 41 und der Rahmen 23 nach vorn, um den
zweiten Halterungsstift 28 auf der zweiten Kippachse N,
und werden die Druckschalter 434 und 454 aktiviert,
so dass sie Signale ausgeben.
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Der kleine Stift 471 an
der Spitze der Stange 47 an dem unteren Teil des oberen
Substrats 41 gelangt in die Ausnehmung 492 über das
Zentrumsloch 491 des Kippführungsloches 49 hinein.
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Wenn der Knopf 29 zur rechten
Rückseite verkippt
wird, die entlang der Winkelhalbierenden angeordnet ist, die durch
den Kreuzungspunkt der ersten Kippachse M und der zweiten Kippachse
N hindurchgeht, wird der Knopf 29 zur rechten Rückseite hin
verkippt, infolge der Bewegung des Universalgelenks, das dadurch
bereitgestellt wird, dass sich das obere Substrat 41 um
den ersten Halterungsstift 27 verkippt, und der Rahmen 23 um
den zweiten Halterungsstift 28 verkippt, und aktiviert
die Druckschalter 433 und 452, so dass sie Signale
ausgeben.
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Daher stellt diese beispielhafte
Ausführungsform
eine Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung zur Verfügung, welche
Signale durch ein gleichmäßiges Niveau
der Kippbetätigung
des Knopfes 29, der auf der Betätigungswelle 26 angebracht
ist, in acht Richtungen ausgibt: entlang der ersten Kippachse M
und der zweiten Kippachse N senkrecht zur Drehachse der Betätigungswelle 26,
und zur Mitte der beiden Kippachsen; wobei eine taktile Rückmeldung
erzeugt wird.
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VIERTE BEISPIELHAFTE
AUSFÜHRUNGSFORM
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12 ist
eine Vorderansicht, teilweise geschnitten, die eine Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
gemäß einer
vierten beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht,
weist die Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung bei der vierten beispielhaften
Ausführungsform
einen unterschiedlichen Aufbau einer Kippführung auf, die auf einem Teil
vorgesehen ist, das von dem oberen und unteren Substrat aus nach
unten verläuft,
im Vergleich zur dritten beispielhaften Ausführungsform.
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Genauer gesagt erstreckt sich ein
Zylinder 51 nach unten entlang der Drehachse der Betätigungswelle 26 des
Elektronikbauteils 21 zur Dreh- und Druckbetätigung,
vom unteren Zentrum des oberen Substrats 50 aus, so dass
acht Druckschalter 431 bis 434 und 451 bis 454 druckbeaufschlagt
werden. Ein Führungsstift 53,
der durch ein elastisches Teil 52 mit einer nach unten
gerichteten Kraft beaufschlagt wird, ist in einem tiefen Loch 511 an
der unteren Öffnung
des Zylinders 51 vertikal beweglich gehaltert.
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Die Kippführung 56 ist auf dem
unteren Ende des zylindrischen Körpers 55 vorgesehen,
der von der unteren Oberfläche
des unteren Substrats 54 aus nach unten verläuft. Auf
dieser Kippführung 56 sind acht
Ausnehmungen 562 um einen kreisförmigen Hohlraum 561 am
unteren Zentrum des zylindrischen Körpers 55 an Positionen
entsprechend den Kipprichtungen der Betätigungswelle 26 vorgesehen. Diese
Kippführung 56 berührt elastisch
eine kugelförmige
Spitze 531 des Führungsstiftes 53,
der an der Unterseite des oberen Substrats 51 gehaltert
wird.
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Die Form der acht halbkugelförmigen Ausnehmungen 562 um
den kugelförmigen
Hohlraum 561 der Kippführung 56 herum
ist ähnlich
der Aufsicht auf das Kippführungsloch 49 (10) der Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
bei der dritten beispielhaften Ausführungsform. Die Ausnehmungen 562 sind
in der Mitte zwischen benachbarten Schaltern bei acht Druckschaltern 431 bis 434 und 451 bis 454 vorgesehen.
Anders ausgedrückt
sind sie in acht Richtungen insgesamt in einem Winkelabstand von 45° angeordnet:
in vier Richtungen entlang der ersten Kippachse M und der zweiten
Kippachse N, und in vier Richtungen entlang der Winkelhalbierenden, die
durch den Kreuzungspunkt dieser Kippachsen hindurchgeht.
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Der übrige Aufbau der Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
bei der vierten beispielhaften Ausführungsform ist ebenso wie bei
der dritten beispielhaften Ausführungsform.
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Der Betriebsablauf, wenn der Knopf 29,
der auf der Betätigungswelle 26 der
Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung mit dem voranstehend geschilderten
Aufbau angebracht ist, gedreht oder gedrückt wird, ist ebenso wie bei
der dritten beispielhaften Ausführungsform
oder der ersten beispielhaften Ausführungsform.
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Da das Zentrum des kugelförmigen Hohlraums
561 der Kippführung 56 abgesenkt
ist, wird auf die kugelförmige
Spitze 531 des Führungsstiftes 53 eine
solche Kraft ausgeübt,
dass sie im Zentrum des kugelförmigen
Hohlraums 561 im Normalzustand bleibt, was dazu beiträgt, das
obere Substrat 50 und das untere Substrat 54 parallel
zu halten.
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Wie durch einen Pfeil in der Vorderansicht, teilweise
geschnitten, von 13 angedeutet,
dreht sich das obere Substrat 50 nach links und verkippt sich
zum unteren Substrat 54 hin, wenn der Knopf 29 durch
Einwirken einer Kraft auf die obere Oberfläche des Knopfes 29 verkippt
wird. Druckschalter 431 (nicht gezeigt) und 451 werden
dann praktisch gleichzeitig aktiviert, so dass sie Signale ausgeben,
ebenso wie bei der dritten beispielhaften Ausführungsform.
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Allerdings bewegt sich, wenn sich
das obere Substrat 50 nach links dreht, der Führungsstift 53, der
in dem tiefen Loch 511 am Boden des Zylinders 51 gehaltert
wird, der sich von dem Zentrum am Boden des oberen Substrats 50 nach
unten erstreckt, nach rechts, und bewegt sich die kugelförmige Spitze 531,
welche elastisch die Kippführung 56 am
Boden des zylindrischen Körpers 55 am
unteren Teil des unteren Substrats 54 berührt, von
dem Zentrum des kugelförmigen
Hohlraums 561 aus nach rechts. Das elastische Teil 52 wird
geringfügig
zusammengedrückt,
und tritt in die halbkugelförmige
Ausnehmung 562 an der rechten Seite ein, so dass es den
Knopf 29 oder die obere Oberfläche 50 so führt, dass
er bzw. sie sich ordnungsgemäß nach links
entlang der zweiten Kippachse N verkippt.
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Wenn die auf den Knopf 29 einwirkende
Kraft gelöst
wird, drückt
die Selbstrückstellkraft
der Druckschalter 431 und 451 das obere Substrat 50 zurück. Hierbei
wird der Führungsstift 53 ebenfalls
durch die Elastizität
des elastischen Teils 52 druckbeaufschlagt, und kehrt von
der halbkugelförmigen
Ausnehmung 562 ins Zentrum des kugelförmigen Hohlraums 561 zurück, und
unterstützt
so die Rückkehr des
oberen Substrats 50 zum Normalzustand.
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Wie voranstehend in Bezug auf die
vierte beispielhafte Ausführungsform
erläutert,
berührt
der Führungsstift 53,
der im Zylinder 51 gehaltert ist, der sich vom oberen Substrat 50 aus
nach unten erstreckt, elastisch die Kippführung am Boden des zylindrischen
Körpers 55 am
unteren Teil des unteren Substrats 54. Wenn der auf der
Betätigungswelle 26 angebrachte
Knopf 29 verkippt wird, führt der Führungsstift 53 den
Knopf 29 so, dass er in Richtung nach rechts betätigt wird.
Weiterhin stellt der Führungsstift 53 sicher,
dass der Knopf 29 in den Normalzustand nach dem Verkippen
durch den Betätigungsabschnitt
zurückkehrt.
Weiterhin stellt die vierte beispielhafte Ausführungsform eine Mehrfachrichtungs-Eingabeeinrichtung
zur Verfügung,
welche fehlerhafte Betätigungen
verringert, selbst wenn der Knopf versehentlich berührt wird.