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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Eingabevorrichtung.
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Einschlägiger Stand der Technik
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Das Patentdokument 1 offenbart z.B. eine Technik für einen Drückschalter, der einen beweglichen Kontakt aufweist, um die Drückkraft einer Drücktaste über ein rotationsbewegliches Element auf den Drückschalter zu übertragen. Diese Technik gestattet eine Betätigung des Drückschalters mit im Wesentlichen der gleichen Betätigungslast und vermittelt ein ähnliches Klickgefühl unabhängig davon, wo die Drücktaste gedrückt wird.
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Liste des Standes der Technik
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Patentdokumente
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Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr.
2007-173015 -
Kurzbeschreibung der Erfindung
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Technisches Problem
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Bei der in dem Patentdokument 1 beschriebenen Technik muss jedoch das rotationsbewegliche Element zwischen einer Leiterplatte, auf der der Drückschalter angebracht ist, und einem Betätigungselement vorgesehen sein, so dass es unmöglich wird, den Raum zwischen der Leiterplatte und dem Betätigungselement effektiv zu nutzen.
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Lösung des Problems
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Eine Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform weist Folgendes auf: ein Basiselement, ein Betätigungselement, das in Bezug auf das Basiselement vertikal beweglich angeordnet ist, wobei das Betätigungselement nach unten gedrückt werden kann, eine Leiterplatte, die an dem Basiselement festgelegt ist und unter dem Betätigungselement angeordnet ist, einen Drückschalter, der an einer unteren Oberfläche der Leiterplatte angeordnet ist, sowie einen Verbindungsmechanismus mit einem Rotationselement, das unter der Leiterplatte derart angeordnet ist, dass eine zentrale Rotationsachse von dem Basiselement rotationsbeweglich gehalten ist, wobei das Rotationselement den Drückschalter nach oben drückt, indem es sich in Reaktion auf eine nach unten gehende Drückbetätigung des Betätigungselements rotationsmäßig bewegt.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Bei einer Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform, bei der ein Drückschalter durch eine Drückbetätigung an einem Betätigungselement nach unten gedrückt wird, kann der Raum zwischen einer Leiterplatte, auf der der Drückschalter angebracht ist, und dem Betätigungselement effektiv genutzt werden.
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Figurenliste
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- [1] 1 zeigt eine perspektivische Außenansicht einer Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
- [2] 2 zeigt eine auseinandergezogene Perspektivansicht der Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
- [3] 3 zeigt eine perspektivische Außenansicht eines Hebeelements der Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform zur Veranschaulichung der Konfiguration auf der Seite der unteren Oberfläche;
- [4] 4 zeigt eine Bodenansicht des Hebeelements der Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
- [5] 5 zeigt eine partielle vergrößerte Darstellung zur Veranschaulichung der Konfiguration eines Verbindungsmechanismus der Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
- [6] 6 zeigt eine Draufsicht auf den Verbindungsmechanismus der Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform zur Veranschaulichung der Konfiguration desselben;
- [7] 7 zeigt eine im Schnitt dargestellte Perspektivansicht der Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform entlang einer X-Z-Ebene;
- [8] 8 zeigt eine Schnittdarstellung der Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform entlang einer X-Z-Ebene;
- [9] 9 zeigt eine Schnittdarstellung der Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform entlang einer Y-Z-Ebene;
- [10] 10 zeigt eine Schnittdarstellung der Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform entlang einer X-Z-Ebene zur Veranschaulichung der Arbeitsweise derselben;
- [11] 11 zeigt eine Schnittdarstellung der Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform entlang einer X-Z-Ebene zur Veranschaulichung der Arbeitsweise derselben.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird im Folgenden eine Ausführungsform beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung handelt es sich bei der positiven Z-Achsen-Richtung in den Zeichnungen beispielsweise um die nach oben gehende Richtung, und bei der negativen Z-Achsen-Richtung in den Zeichnungen handelt es sich um die nach unten gehende Richtung. Die Anordnungen, die Betätigungsrichtungen usw. der Komponenten sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten kann es sich bei der relativen positionsmäßigen Beziehung, den relativen Betätigungsrichtungen usw. der angeordneten Komponenten nicht um die Z-Achsen-Richtung in den Zeichnungen, sondern um die X-Achsen- oder die Y-Achsen-Richtung oder um eine beliebige andere Richtung in den Zeichnungen handeln, die die Zwecke der vorliegenden Erfindung erfüllt.
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Kurze Übersicht der Eingabevorrichtung 100
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1 zeigt eine perspektivische Außenansicht einer Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform. Bei der in 1 dargestellten Eingabevorrichtung 100 handelt es sich um eine Vorrichtung zur Verwendung als Schalter zum Steuern des Betriebs einer elektrischen Komponente eines Fahrzeugs, wie z.B. eines Autos. Dies wird jedoch lediglich für Zwecke der Erläuterung angegeben. Die Eingabevorrichtung 100 kann für verschiedene Anwendungen genutzt werden, wie z.B. Heimelektronik und persönliche digitale Assistenten.
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Wie in 1 dargestellt, besitzt die Eingabevorrichtung 100 eine im Wesentlichen rechteckige quaderförmige Außenform, bei der ein Gehäuse 170 und ein Abdeckelement 110 miteinander kombiniert sind. Das Gehäuse 170 und das Abdeckelement 170 sind Beispiele für ein „Basiselement“. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das „Basiselement“ durch zwei Komponenten gebildet, doch dies wird lediglich für Zwecke der Erläuterung angegeben. Das „Basiselement“ kann auch als eine einzige Einheit oder eine Kombination aus drei oder mehr Komponenten gebildet sein. Die Eingabevorrichtung 100 besitzt eine Öffnung 110A, die in der von oben betrachteten Draufsicht rechteckig ist, in der oberen Oberfläche des Abdeckelements 110. Ein Betätigungsbereich 120A eines Betätigungselements 120 liegt von der Öffnung 110A frei. Dies gestattet es dem Nutzer, den Betätigungsbereich 120A der Eingabevorrichtung 100 nach unten zu drücken.
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Wenn der Betätigungsbereich 120A von dem Nutzer nach unten gedrückt wird, wird ein in dem Gehäuse 170 der Eingabevorrichtung 100 vorgesehener Drückschalter 152 (8) in einen EIN-Zustand gedrückt, und ein den EIN-Zustand angebendes Steuersignal wird an eine von der Eingabevorrichtung 100 zu steuernde externe Vorrichtung über verschiedene Arten von elektrischen Komponenten (nicht dargestellt, z.B. ein elektrisches Kabel oder einen Verbinder) abgegeben.
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Die Eingabevorrichtung 100 weist einen elektrostatischen Sensor 130 (siehe 2) unter dem Betätigungsbereich 120A auf. Wenn also der Betätigungsbereich 120A durch den Nutzer nach unten gedrückt wird, wird die Kontaktposition durch den elektrostatischen Sensor 130 erfasst, und ein die Kontaktposition angebendes Steuersignal wird an eine von der Eingabevorrichtung 100 zu steuernde externe Vorrichtung über verschiedene Arten von elektrischen Komponenten (z.B. ein elektrisches Kabel oder einen Verbinder) abgegeben.
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Der Betätigungsbereich 120A der Eingabevorrichtung 100 weist eine relativ breite Betätigungsfläche auf. Jedoch kann unabhängig davon, an welcher Stelle die Betätigungsfläche gedrückt wird, ein ähnliches Betätigungsgefühl durch einen Verbindungsmechanismus 160 (siehe 2) vermittelt werden, der in dem Gehäuse 170 vorgesehen ist. Beispielsweise beinhaltet die Eingabevorrichtung 100 den Drückschalter 152, der ein Klickbetätigungsgefühl unter dem Zentrum des Betätigungsbereichs 120A vermittelt, jedoch ein ähnliches Klickbetätigungsgefühl in dem Fall, in dem das Zentrum des Betätigungsbereichs 120A gedrückt wird, sowie in dem Fall vermittelt, in dem ein Ende des Betätigungsbereichs 120A gedrückt wird.
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Konfiguration der Eingabevorrichtung 100
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2 zeigt eine auseinandergezogene Perspektivansicht der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Eingabevorrichtung 100 bei Betrachtung in der Zeichnung von oben das Abdeckelement 110, das Betätigungselement 120, den elektrostatischen Sensor 130, ein Drückelement 140, eine Leiterplatte 150, den Verbindungsmechanismus 160 und das Gehäuse 170.
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Bei dem Abdeckelement 110 handelt es sich um ein abdeckungsartiges Element, das an der Oberseite des Gehäuses 170 angebracht ist, um die obere Öffnung des Gehäuses 170 zu verschließen. Das Abdeckelement 110 weist in der oberen Oberfläche die Öffnung 110A auf, die in der Draufsicht von oben rechteckig ist. Die Öffnung 110A ist zum Freilegen des Betätigungsbereichs 120A des unter dem Abdeckelement 110 angeordneten Betätigungselements 120 vorgesehen, um dem Nutzer zu ermöglichen, den Betätigungsbereich 120A nach unten zu drücken.
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Bei dem Betätigungselement 120 handelt es sich um ein Element, das in dem Gehäuse 170 unter dem Abdeckelement 110 derart angeordnet ist, dass es in der vertikalen Richtung (in der Z-Achsen-Richtung in der Zeichnung) beweglich ist, und das zur Druckbeaufschlagung durch den Nutzer vorgesehen ist. Das Betätigungselement 120 besitzt die Form eines im Wesentlichen rechteckigen Quaders, dessen Boden offen ist. Die obere Oberfläche des Betätigungselements 120 ist mit dem Betätigungsbereich 120A versehen, der in der Draufsicht von oben rechteckig ist. Bei dem Betätigungsbereich 120A handelt es sich um einen Bereich, der von der Öffnung 110A des Abdeckelements 110 freiliegt und dazu vorgesehen ist, von dem Nutzer gedrückt zu werden. Im Inneren des Betätigungselements 120 (mit anderen Worten unter dem Betätigungsbereich 120A) sind der elektrostatische Sensor 130 und das Drückelement 140 durch die Öffnung am Boden installiert.
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Bei dem elektrostatischen Sensor 130 handelt es sich um einen filmartigen Sensor, der unter dem Betätigungsbereich 120A in dem Betätigungselement 120 liegt. Der elektrostatische Sensor 130 weist eine Mehrzahl von Erfassungselektroden (nicht gezeigt) auf und erfasst die Kontaktposition an der Betätigungsfläche des Betätigungsbereichs 120A auf der Basis von Veränderungen bei der elektrostatischen Kapazität der Mehrzahl von Erfassungselektroden. Der elektrostatische Sensor 130 ist mit einer in dem Gehäuse 170 vorgesehenen Steuerung 134 durch eine flexible Leiterplatte (FPC) 132 verbunden. Somit kann der elektrostatische Sensor 130 die Mehrzahl von Erfassungselektroden von der Steuerung 134 aus ansteuern.
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Das Drückelement 140 ist ein plattenartiges Element, das unter dem elektrostatischen Sensor 130 in dem Betätigungselement 120 (mit anderen Worten unter dem Betätigungsbereich 120A) angeordnet ist. Wenn das Betätigungselement 120 gedrückt wird, bewegt sich das Drückelement 140 zusammen mit dem Betätigungselement 120 nach unten. Dies veranlasst das Drückelement 140, jeweils ein Ende von vier Rotationselementen 162a, 162b, 162c und 162d des Verbindungsmechanismus 160 mittels vier Drückbereichen 142a, 142b, 142c und 142d (siehe 3 und 4), die jeweils an der unteren Oberfläche des Drückelements 140 vorgesehen sind, mit Druck zu beaufschlagen. Die vier Drückbereiche und die vier Rotationselemente der vorliegenden Ausführungsform sind Beispiele für „eine Mehrzahl von Drückbereichen“ bzw. „eine Mehrzahl von Rotationselementen“.
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Bei der Leiterplatte 150 handelt es sich um ein relativ hartes plattenartiges Element aus Glas-Epoxy oder dergleichen. Die Leiterplatte 150 ist horizontal (mit anderen Worten parallel zu einer X-Y-Ebene) in dem Gehäuse 170 angeordnet und ist an vier Ecken mit dem Gehäuse 170 verschraubt. Ein Beispiel für die Leiterplatte 150 ist eine gedruckte Schaltungsplatte (PWB). Der Drückschalter 152 ist in Richtung nach unten an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 150 angebracht. Bei dem Drückschalter 152 handelt es sich um einen sogenannten Metall-Kuppelschalter. Wenn die Betätigungsfläche des Drückschalters 152 gedrückt wird, wird die Oberseite des metallkuppelartigen beweglichen Kontaktelements (nicht gezeigt), das im Inneren angeordnet ist, reversiert bzw. umgekehrt, um den Drückschalter 152 in den EIN-Zustand zu schalten. Zu diesem Zeitpunkt verursacht der Umkehrvorgang des beweglichen Kontaktelements ein Klickgefühl an der Betätigungsfläche des Drückschalters 152. Der Drückschalter 152 ist mit der von der Eingabevorrichtung 100 zu betätigenden externen Vorrichtung über verschiedene Arten von elektrischen Komponenten (z.B. ein elektrisches Kabel oder einen Verbinder, nicht gezeigt) elektrisch verbunden. Eine lichtemittierende Diode (LED) 154 ist auf der oberen Oberfläche der Leiterplatte 150 angebracht. Bei der LED 154 handelt es sich um ein Beispiel einer „lichtemittierenden Einrichtung“, die Licht in Richtung auf das Betätigungselement 120 emittiert.
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Der Verbindungsmechanismus 160 beinhaltet die Rotationselemente 162a, 162b, 162c und 162d sowie ein Hebeelement 164. Die Rotationselemente 162 sind an einem Paar von in dem Gehäuse 170 vorgesehenen Stützen 174a, 174b, 174c und 174d derart festgehalten, dass sie in das Gehäuse 170 integriert sind und sich die zentralen Rotationsachsen 162A, 162B, 162C und 162D frei drehen. Jedes Rotationselement 162 wird um ein Ende (ein von einer zentralen Druckbeaufschlagungsstelle P am weitesten entferntes Ende, das im Folgenden als „äußeres Ende“ bezeichnet wird) rotationsmäßig bewegt, indem es durch einen am nähesten bei der Stelle der Drückbetätigung befindlichen Drückbereich 142 der vier Drückbereiche 142 des Drückelements 140 nach unten gedrückt wird, während das andere Ende (ein am nähesten bei der zentralen Druckbeaufschlagungsstelle P befindliches Ende, das im Folgenden als „inneres Ende“ bezeichnet wird) nach oben gedrückt wird. Das andere Ende von jedem Rotationselement 162 befindet sich in Kontakt mit einer unteren Endfläche 164b (siehe 8 und 9) des Hebeelements 164 in dessen Ausgangszustand. Dies gestattet es jedem Rotationselement 162, das Hebeelement 164 mit dem anderen Ende nach oben zu drücken, da das eine Ende nach unten gedrückt wird.
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Bei dem Hebeelement 164 handelt es sich um ein säulenartiges Element, das sich in vertikaler Richtung erstreckt und der Unterseite des Drückschalters 152 zugewandt angeordnet ist. Eine obere Endfläche 164a (siehe 8 und 9) des Hebeelements 164 steht in Kontakt mit der Betätigungsfläche des Drückschalters 152. Die obere Endfläche 164a muss lediglich eine ausreichend große Größe für das Drücken der Betätigungsfläche des Drückschalters 152 aufweisen. Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzt die obere Endfläche 164a im Wesentlichen den gleichen Radius wie die Betätigungsfläche des Drückschalters 152. Die untere Endfläche 164b des Hebeelements 164 ist in der Radialrichtung größer als die obere Endfläche 164a und besitzt einen ausreichend großen Radius zum Kontaktieren von allen der Erhebungen 162a2, 162b2, 162c2 und 162d2 an den inneren Enden der oberen Oberflächen der Mehrzahl von Rotationselementen 162. Ein Teil der oberen Endfläche 164a des Hebeelements 164 ist derart durch eine Durchgangsöffnung 172A eines Festhalteelements 172 hindurchgeführt, dass es in der Durchgangsöffnung 172A vertikal verschiebbar ist. Die vertikale Bewegung des Rotationselements 162 wird somit durch die Durchgangsöffnung 172A geführt. Dies heißt mit anderen Worten, dass dann, wenn das Hebeelement 164 durch das Rotationselement 162 nach oben gedrückt wird, sich das Hebeelement 164 in der aufrechten Haltung nach oben bewegen kann und dadurch die Betätigungsfläche des Drückschalters 152 sicher mit Druck beaufschlagen kann.
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Bei dem Gehäuse 170 handelt es sich um ein im Wesentlichen rechteckiges, quaderförmiges, behälterartiges Element mit einer offenen Oberseite. Die obere Öffnung des Gehäuses 170 wird durch das Abdeckelement 110 verschlossen, wobei die Komponenten (der elektrostatische Sensor 130, das Drückelement 140, die Leiterplatte 150 und der Verbindungsmechanismus 160) im Inneren desselben installiert sind.
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Konfiguration des Drückelements 140
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3 zeigt eine perspektivische Außenansicht des Drückelements 140 der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform zur Veranschaulichung der Konfiguration auf der Seite der unteren Oberfläche. 4 zeigt eine Bodenansicht des Drückelements 140 der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform. Wie in 3 und 4 dargestellt, sind die vier säulenartigen, sich nach unten erstreckenden Drückbereiche 142a, 142b, 142c und 142d an der unteren Oberfläche des Drückelements 140 vorgesehen.
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Der Drückbereich 142a ist in der negativen X-Achsen-Richtung eine vorbestimmte Distanz x1 entfernt von der zentralen Druckbeaufschlagungsstelle P des Drückschalters 152 angeordnet. Der Drückbereich 142a erstreckt sich bis unter die Leiterplatte 150, und eine untere Endfläche 142a1 gelangt mit einer Erhebung 162a1 an dem äußeren Ende der oberen Oberfläche des Rotationselements 162a in Kontakt und drückt diese nach unten.
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Der Drückbereich 142b ist in der negativen Y-Achsen-Richtung eine vorbestimmte Distanz y1 entfernt von der zentralen Druckbeaufschlagungsstelle P des Drückschalters 152 angeordnet. Der Drückbereich 142b erstreckt sich bis unter die Leiterplatte 150, und eine untere Endfläche 142b1 gelangt mit einer Erhebung 162b1 an dem äußeren Ende der oberen Oberfläche des Rotationselements 162b in Kontakt und drückt diese nach unten.
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Der Drückbereich 142c ist in der positiven X-Achsen-Richtung eine vorbestimmte Distanz x1 entfernt von der zentralen Druckbeaufschlagungsstelle P des Drückschalters 152 angeordnet. Der Drückbereich 142c erstreckt sich bis unter die Leiterplatte 150, und eine untere Endfläche 142c1 gelangt mit einer Erhebung 162c1 an dem äußeren Ende der oberen Oberfläche des Rotationselements 162c in Kontakt und drückt diese nach unten.
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Der Drückbereich 142d ist in der positiven Y-Achsen-Richtung eine vorbestimmte Distanz y1 entfernt von der zentralen Druckbeaufschlagungsstelle P des Drückschalters 152 angeordnet. Der Drückbereich 142d erstreckt sich bis unter die Leiterplatte 150, und eine untere Endfläche 142d1 gelangt mit einer Erhebung 162d1 an dem äußeren Ende der oberen Oberfläche des Rotationselements 162d in Kontakt und drückt diese nach unten.
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Konfiguration des Verbindungsmechanismus 160
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5 zeigt eine partielle vergrößerte Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration des Verbindungsmechanismus 160 der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform. 6 zeigt eine Draufsicht des Verbindungsmechanismus 160 der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform zur Veranschaulichung der Konfiguration desselben.
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Wie in 5 und 6 dargestellt, beinhaltet der Verbindungsmechanismus 160 das Hebeelement 164, das an einer dem Drückschalter 152 zugewandten Position (mit anderen Worten an der zentralen Druckbeaufschlagungsstelle P) angeordnet ist, sowie die vier Rotationselemente 162a, 162b, 162c und 162d, die sich in voneinander verschiedenen Richtungen von unterhalb des Hebeelements 164 weg erstrecken und in einer Draufsicht bei Betrachtung von oben in Form eines Kreuzes angeordnet sind.
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Das Rotationselement 162a erstreckt sich von unterhalb des Hebeelements 164 in der negativen X-Achsen-Richtung weg. Das Rotationselement 162a ist in der vertikalen Richtung rotationsbeweglich, da die zentrale Rotationsachse 162A durch ein Paar von Stützen 174a abgestützt ist, die sich vom Boden des Gehäuses 170 vertikal nach oben erstrecken.
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Das Rotationselement 162b erstreckt sich von unterhalb des Hebeelements 164 in der negativen Y-Achsen-Richtung weg. Das Rotationselement 162b ist in der vertikalen Richtung rotationsbeweglich, da die zentrale Rotationsachse 162B durch ein Paar von Stützen 174b abgestützt ist, die sich vom Boden des Gehäuses 170 vertikal nach oben erstrecken.
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Das Rotationselement 162c erstreckt sich von unterhalb des Hebeelements 164 in der positiven X-Achsen-Richtung weg. Das Rotationselement 162c ist in der vertikalen Richtung rotationsbeweglich, da die zentrale Rotationsachse 162C durch ein Paar von Stützen 174c abgestützt ist, die sich vom Boden des Gehäuses 170 vertikal nach oben erstrecken.
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Das Rotationselement 162d erstreckt sich von unterhalb des Hebeelements 164 in der negativen Y-Achsen-Richtung weg. Das Rotationselement 162d ist in der vertikalen Richtung rotationsbeweglich, da die zentrale Rotationsachse 162D durch ein Paar von Stützen 174d abgestützt ist, die sich vom Boden des Gehäuses 170 vertikal nach oben erstrecken.
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Die Erhebungen 162a2, 162b2, 162c2 und 162d2 an den jeweiligen inneren Enden der Rotationselemente 162a, 162b, 162c und 162d stehen in Kontakt mit der unteren Endfläche 164b des Hebeelements 164. Hierdurch können die Rotationselemente 162a, 162b, 162c und 162d das Hebeelement 164 mit den Erhebungen 162a2, 162b2, 162c2 und 162d2 an den inneren Enden nach oben drücken, wenn die Erhebungen 162a1, 162b1, 162c1 und 162d1 an den äußeren Enden nach unten gedrückt werden.
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An der Stelle, die der Betätigungsfläche des Drückschalters 152 in der Draufsicht zugewandt ist (mit anderen Worten an der zentralen Druckbeaufschlagungsstelle P), ist das Festhalteelement 172 zusätzlich zu dem Hebeelement 164 vorgesehen. Das Festhalteelement 172 besitzt die Form eines im Wesentlichen rechteckigen Quaders, der an den Ecken durch vier Stützwände 176 abgestützt ist, die sich vom Boden des Gehäuses 170 nach oben erstrecken. Das Festhalteelement 172 weist ein Paar Haken 172B (ein Beispiel für „Festhaltearme“) auf, die sich nach oben erstrecken. Das Paar der Haken 172B erstreckt sich unter Zwischenanordnung des Drückschalters 152 durch ein Paar von Öffnungen 150A (siehe 9), die in einander benachbarten Positionen der Leiterplatte 150 gebildet sind, und wirkt mit der oberen Oberfläche der Leiterplatte 150 zusammen, um die Leiterplatte 150 von unten festzuhalten. Das Festhalteelement 172 besitzt im Zentrum eine Durchgangsöffnung 172A, die sich in vertikaler Richtung durch das Festhalteelement 172 hindurch erstreckt. Die Durchgangsöffnung 172A ist derart ausgebildet, dass das Hebeelement 164 in der vertikalen Richtung beweglich ist.
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Konfiguration zum Drücken des Rotationselements 162 nach unten
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7 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform entlang einer X-Z-Ebene. 8 zeigt eine Schnittdarstellung der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform entlang einer X-Z-Ebene. 9 zeigt eine Schnittdarstellung der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform entlang einer Y-Z-Ebene.
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Wie in den 7 bis 9 dargestellt ist, sind die vier säulenartigen, sich nach unten erstreckenden Drückbereiche 142a, 142b, 142c und 142d an der unteren Oberfläche des Drückelements 140 vorgesehen.
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Die untere Endfläche 142a1 des Drückbereichs 142a steht in Kontakt mit der Erhebung 162a1, die auf der oberen Oberfläche an dem äußeren Ende des Rotationselements 162a ausgebildet ist. Dies ermöglicht es dem Drückbereich 142a, das äußere Ende des Rotationselements 162a nach unten zu drücken, wenn das Drückelement 140 mit dem Betätigungselement 120 nach unten gedrückt wird.
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Die untere Endfläche 142b1 des Drückbereichs 142b steht in Kontakt mit der Erhebung 162b1, die auf der oberen Oberfläche an dem äußeren Ende des Rotationselements 162b ausgebildet ist. Dies ermöglicht es dem Drückbereich 142b, das äußere Ende des Rotationselements 162b nach unten zu drücken, wenn das Drückelement 140 mit dem Betätigungselement 120 nach unten gedrückt wird.
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Die untere Endfläche 142c1 des Drückbereichs 142c steht in Kontakt mit der Erhebung 162c1, die auf der oberen Oberfläche an dem äußeren Ende des Rotationselements 162c ausgebildet ist. Dies ermöglicht es dem Drückbereich 142c, das äußere Ende des Rotationselements 162c nach unten zu drücken, wenn das Drückelement 140 mit dem Betätigungselement 120 nach unten gedrückt wird.
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Die untere Endfläche 142d1 des Drückbereichs 142d steht in Kontakt mit der Erhebung 162d1, die auf der oberen Oberfläche an dem äußeren Ende des Rotationselements 162d ausgebildet ist. Dies ermöglicht es dem Drückbereich 142d, das äußere Ende des Rotationselements 162d nach unten zu drücken, wenn das Drückelement 140 mit dem Betätigungselement 120 nach unten gedrückt wird.
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Arbeitsweise der Eingabevorrichtung 100
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Die 10 und 11 zeigen Schnittdarstellungen der Eingabevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform entlang einer X-Z-Ebene zur Veranschaulichung der Arbeitsweise derselben. 10 veranschaulicht den Zustand der Eingabevorrichtung 100 vor einer Drückbetätigung (mit anderen Worten einen Schalter-AUSZustand). 11 veranschaulicht den Zustand der Eingabevorrichtung 100 nach einer Drückbetätigung (mit anderen Worten einen Schalter-EIN-Zustand). Vorliegend handelt es sich um ein Beispiel für eine nach unten gehende Drückbetätigung nicht am Zentrum des Betätigungsbereichs 120A des Betätigungselements 120, sondern an einer davon versetzten Stelle, an der der Drückbereich 142a die nächstliegende Position bildet.
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Wenn der Betätigungsbereich 120A des Betätigungselements 120 erstmals durch die Öffnung 110A des Abdeckelements 110 gedrückt wird (Pfeil A in der Zeichnung), wird das Drückelement 140 zusammen mit dem Betätigungselement 120 nach unten gedrückt. Das Betätigungselement 120 weist eine in vertikaler Richtung verlaufende Führungsrippe 122 (siehe 2) an jeder der vier Seiten auf. Jede Führungsrippe 122 ist in der vertikalen Richtung beweglich und an einer Bewegung in der lateralen Richtung durch eine in dem Gehäuse 170 ausgebildete Führungsnut 178 (siehe 2) gehindert. Dies ermöglicht dem Betätigungselement 120 und dem Drückelement 140 eine Bewegung in eine in der Draufsicht niedrigere vorbestimmte Position, selbst wenn eine andere Stelle des Betätigungsbereichs 120A als das Zentrum nach unten gedrückt wird. Jedoch kann sich das Drückelement 140 auch in einem Zustand nach unten bewegen, in dem es von dem Zentrum zu der gedrückten Stelle geringfügig geneigt ist, da ein sehr kleiner Spalt zwischen jeder Führungsrippe 122 und jeder Führungsnut 178 vorhanden ist.
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Da das Drückelement 140 in einem geringfügig geneigten Zustand nach unten gedrückt wird, geht der am nähesten bei der gedrückten Stelle befindliche Drückbereich 142a von den vier Drückbereichen 142a, 142b, 142c und 142d den übrigen Drückbereichen 142b, 142c und 142d voran, und die Erhebung 162a1 an dem äußeren Ende des Rotationselements 162a des Verbindungsmechanismus 160 wird nach unten gedrückt (Pfeil B in der Zeichnung).
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Dies veranlasst das Rotationselement 162a zur Ausführung einer Rotationsbewegung um die zentrale Rotationsachse 162A, und das Hebeelement 164 des Verbindungsmechanismus 160 wird durch die Erhebung 162a2 an dem inneren Ende des Rotationselements 162a nach oben gedrückt (Pfeil C in der Zeichnung), wie dies in 11 gezeigt ist. Dabei wird das Hebeelement 164 durch die Durchgangsöffnung 172A in dem Festhalteelement 172 geführt, so dass sich das Hebeelement 164 nach oben bewegen kann, während es die aufrechte Haltung zum Drücken des Drückschalters 152 beibehält. Dies gestattet eine effiziente und direkte Übertragung der Betätigungskraft von dem Betätigungsbereich 120A auf den Drückschalter 152 über den Verbindungsmechanismus 160.
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Als Folge hiervon wird die Betätigungsfläche des Drückschalters 152 durch die obere Endfläche 164a des Hebeelements 164 mit Druck beaufschlagt, wodurch die Oberseite des in dem Drückschalter 152 vorgesehenen, metallkuppelartigen beweglichen Kontaktelements reversiert bzw. umgekehrt wird und dadurch der Drückschalter 152 in den EIN-Zustand geschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt verursacht der Umkehrvorgang des beweglichen Kontaktelements ein Klickgefühl in der Betätigungsfläche des Drückschalters 152.
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Zu diesem Zeitpunkt ist der Betätigungsbereich 120A des Betätigungselements 120 über das Drückelement 140 und den Verbindungsmechanismus 160 körperlich direkt mit der Betätigungsfläche des Drückschalters 152 verbunden (siehe die gestrichelte Linie in der Zeichnung). Auf diese Weise kann das in der Betätigungsfläche des Drückschalters 152 erzeugte Klickgefühl mit geringer Dämpfung über den Verbindungsmechanismus 160 und das Drückelement 140 zu dem Betätigungsbereich 120A des Betätigungselements 120 übertragen werden. Als Ergebnis hiervon kann dem Nutzer das in der Betätigungsfläche des Drückschalters 152 erzeugte Klickgefühl direkt vermittelt werden.
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Die anderen Drückbereiche 142b, 142c und 142d als der Drückbereich 142a, der das Rotationselement 162a vor den anderen Drückbereichen mit Druck beaufschlagt hat, gelangen mit den Erhebungen 162b1, 162c1 und 162d1 an den äußeren Enden der verbleibenden Rotationselemente 162b, 162c und 162d ohne einen Spalt bei der nach unten gehenden Bewegung (Pfeil D in der Zeichnung) unter ihrem Eigengewicht in Kontakt, so dass den verbleibenden Rotationselementen 162b, 162c und 162d eine gleichmäßigere rotationsmäßige Kraft erteilt wird. Wenn das Hebeelement 164 von dem Rotationselement 162a zuerst mit Druck beaufschlagt wird (Pfeil C in der Zeichnung), führen die verbleibenden Rotationselemente 162b, 162c und 162d somit eine Rotationsbewegung aus, wobei die Erhebungen 162b2, 162c2 und 162d2 an den inneren Enden der verbleibenden Rotationselemente 162b, 162c und 162d nach der nach oben gehenden Bewegung des Hebeelements 164 mit dem Hebeelement 164 ohne einen Spalt in Kontakt gehalten bleiben (Pfeil E in der Zeichnung). Dies veranlasst alle der Rotationselemente 162a, 162b, 162c und 162d nach der Drückbetätigung nach unten zum Ausführen einer Rotationsbewegung um den im Wesentlichen gleichen Rotationsbetrag von dem Ausgangszustand vor der nach unten gehenden Drückbetätigung, so dass die unteren Endflächen 142a1, 142b1, 142c1 und 142d1 des Drückbereichs, die jeweils mit den Erhebungen 162a1, 162b1, 162c1 und 162d1 an den äußeren Enden ohne einen Spalt in Kontakt stehen, im Wesentlichen auf der gleichen Höhe horizontal angeordnet werden. Mit anderen Worten bewegen sich das Drückelement 140 und das mit diesem integral ausgebildete Betätigungselement 120 von dem anfänglichen horizontalen Zustand in den im Wesentlichen horizontalen Zustand. Selbst wenn der Nutzer einen anderen Bereich als das Zentrum des Betätigungsbereichs 120A drückt, kann somit das Betätigungselement 120 im Wesentlichen horizontal ohne Neigung nach unten gedrückt werden.
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Auch wenn das Zentrum des Betätigungsbereichs 120A gedrückt wird, kann die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Betätigungskraft der nach unten gehenden Drückbetätigung über das nächstgelegene der vier Rotationselemente 162 bei Betrachtung unter dem Mikroskop sowie das Hebeelement 164 direkt auf den Drückschalter 152 übertragen, wobei es auf der Basis eines ähnlichen Arbeitsprinzips ein direktes Klickgefühl von dem Drückschalter 152 vermitteln kann und ferner das Betätigungselement 120 in einem im Wesentlichen horizontalen Zustand gedrückt werden kann.
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Da die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform derart ausgebildet ist, dass der Drückschalter 152 an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 150 angebracht ist und der Verbindungsmechanismus 160 ebenfalls unter der Leiterplatte 150 angeordnet ist, ist die obere Oberfläche der Leiterplatte 150 nur mit der LED 154 versehen, wie dies aus den 10 und 11 ersichtlich ist. Mit anderen Worten ist die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform derart ausgebildet, dass der Raum zwischen der Leiterplatte 150 und dem Betätigungselement 120 frei ist und effektiv genutzt werden kann. Mit anderen Worten hat der Raum zwischen der Leiterplatte 150 und dem Betätigungselement 120 bei der vorliegenden Ausführungsform keine Unterbrechung und kann als Führungspfad für das von der LED 154 emittierte Licht genutzt werden. Alternativ hierzu kann eine Lichtführung oder ein Reflektor frei darin angeordnet werden. Die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die LED 154 zum Abstrahlen von Licht auf die Rückseite des Betätigungselements 120 auf. Wenn keine Notwendigkeit dafür besteht, muss die LED 154 nicht auf der oberen Oberfläche der Leiterplatte 150 angebracht werden.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, beinhaltet die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Betätigungselement 120, das sich nach unten drücken lässt, die unter dem Betätigungselement 120 angeordnete Leiterplatte 150, den Drückschalter 152, der an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 150 angeordnet ist, sowie den Verbindungsmechanismus 160 mit dem Rotationselement 162, das unter der Leiterplatte 150 rotationsbeweglich angeordnet ist und das den Drückschalter 152 nach oben drückt, indem es sich in Reaktion auf eine nach unten gehende Drückbetätigung rotationsmäßig bewegt.
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Somit gestattet die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine effektive Nutzung des Raums zwischen der Leiterplatte 150 und dem Betätigungselement 120 als freien Raum, während sie eine direkte Drückschalterbetätigung an dem Betätigungselement 120 ermöglicht.
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Bei der Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei dem Drückschalter 152 um einen Metall-Kuppelschalter, und der Verbindungsmechanismus 160 beinhaltet das Hebeelement 164, das unter dem Drückschalter 152 vertikal beweglich angeordnet ist, sowie das Rotationselement 162, das den Drückschalter 152 über das Hebeelement 164 nach oben drückt, indem es sich in Reaktion auf die nach unten gehende Drückbetätigung rotationsmäßig bewegt und dadurch das Hebeelement 164 nach oben drückt.
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Auf diese Weise gestattet die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Vermittlung des durch den Drückschalter 152 erzeugten Klickbetätigungsgefühls direkt an dem Betätigungselement 120. Darüber hinaus gestattet die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch ein Drücken der Betätigungsfläche des Drückschalters 152 mit dem Hebeelement 164 in Richtung gerade nach oben. Mit anderen Worten macht die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Betätigungsfläche des Drückschalters 152 weniger anfällig für ein schräges Drücken, so dass Änderungen bei der Betätigungslast des Drückschalters 152 reduziert werden.
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Die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist ferner das Festhalteelement 172 auf, das die Leiterplatte 150 an einer dem Drückschalter 152 zugewandten Position festhält. Das Festhalteelement 172 weist die sich vertikal durch diese hindurch erstreckende Durchgangsöffnung 172A auf. Das Hebeelement 164 ist in der Durchgangsöffnung 172A vertikal beweglich.
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Somit gestattet die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Drücken der Betätigungsfläche des Drückschalters 152 zusammen mit dem Hebeelement 164 nach oben in geraderer Weise. Mit anderen Worten macht die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Betätigungsfläche des Drückschalters 152 sogar noch weniger anfällig für ein schräges Drücken, so dass sich Änderungen bei der Betätigungslast des Drückschalters 152 noch weiter reduzieren lassen.
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Die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gestattet eine Begrenzung des Ausmaßes der nach oben gehenden Bewegung des Hebeelements 164 mittels des Festhalteelements 172, so dass eine Beschädigung des Drückschalters 152 aufgrund einer übermäßigen Drückbetätigung des Drückschalters 152 verhindert werden kann.
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Die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hält die dem Drückschalter 152 benachbarten Bereiche der Leiterplatte 150 mittels der Haken 172B des Festhalteelements 172 fest, um Änderungen in der Position des Drückschalters 152 aufgrund eines Biegens der Leiterplatte 150 zu reduzieren und dadurch wiederum Änderungen in dem Betätigungsgefühl des Drückschalters 152 zu reduzieren.
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Bei der Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Verbindungsmechanismus 160 die Mehrzahl von Rotationselementen 162, die sich in voneinander verschiedenen horizontalen Richtungen (in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung) von unterhalb des Hebeelements 164 weg erstrecken.
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Selbst wenn eine andere Position des Betätigungselements 102 als das Zentrum gedrückt wird, ermöglicht die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein direktes Drücken des Drückschalters 152 über das Rotationselement 162 in Abhängigkeit von der Betätigungsposition des Betätigungselements 120, und sie gestattet ein Vermitteln des Klickgefühls direkt von dem Drückschalter 152.
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Die Eingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet ferner die LED 154, die auf der oberen Oberfläche der Leiterplatte 150 angeordnet ist und die Licht in Richtung auf die Rückseite des Betätigungselements 120 emittiert. Mit anderen Worten ist die Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform derart ausgebildet, dass der Verbindungsmechanismus 160 usw. nicht in der Abstrahlungsrichtung des von der LED 154 emittierten Lichts vorhanden sind. Somit kann das von der LED 154 emittierte Licht in effizienter Weise in Richtung auf die Rückseite des Betätigungselements 120 abgestrahlt werden.
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Nachdem Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist und dass verschiedene Modifikationen und Änderungen im Umfang der vorliegenden Erfindung, wie diese in den Ansprüchen beschrieben ist, vorgenommen werden können.
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Beispielsweise handelt es sich in der vorliegenden Ausführungsform bei dem Betätigungselement 120 und dem Drückelement 140 um separate Gegenstände, die miteinander kombiniert sind. Jedoch können diese auch in integraler Weise miteinander ausgebildet sein.
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Obwohl die vorliegende Ausführungsform einen Metall-Kuppelschalter als Drückschalter 152 verwendet, kann auch ein anderer Typ von Drückschalter, wie z.B. ein Gummi-Kuppelschalter, verwendet werden.
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Bei der Eingabevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die LED 154 in dem freien Raum zwischen der Leiterplatte und dem Betätigungselement 120 installiert. Alternativ hierzu kann z.B. ein Mechanismus zum Erfassen der nach unten gehenden Drückbetätigungskraft des Nutzers vorgesehen sein.
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Die vorliegende internationale Anmeldung beansprucht die Priorität aus der japanischen Patentanmeldung Nr.
2018-248491 , eingereicht am 28. Dezember 2018, deren Inhalt durch Bezugnahme zu einem Bestandteil der vorliegenden Beschreibung gemacht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Eingabevorrichtung
- 110
- Abdeckelement (Basiselement)
- 120
- Betätigungselement
- 130
- elektrostatischer Sensor
- 140
- Drückelement
- 142a, 142b, 142c, 142d
- Drückbereich
- 150
- Leiterplatte
- 152
- Drückschalter
- 154
- LED (lichtemittierende Einrichtung)
- 160
- Verbindungsmechanismus
- 162a, 162b, 162c, 162d
- Rotationselement
- 162A, 162B, 162C, 162D
- zentrale Rotationsachse
- 164
- Hebeelement
- 170
- Gehäuse (Basiselement)
- 172
- Festhalteelement
- 172A
- Durchgangsöffnung
- 172B
- Haken (Festhaltearm)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2007173015 [0003]
- JP 2018248491 [0065]
