DE60006426T2

DE60006426T2 - 3d-rollschlüssel

Info

Publication number: DE60006426T2
Application number: DE60006426T
Authority: DE
Inventors: Michael Deruginsky; Soren Ravnkilde
Original assignee: Sonion AS; Sonion Roskilde AS
Current assignee: Sonion AS; Sonion ApS
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2020-12-23
Also published as: DE60006426D1; EP1258019B1; WO2001052292A1; AU2152601A; EP1258019B9; EP1258019A1; ATE253770T1; US6555768B2; US20010019012A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Kodierschalteranordnungen wie elektromechanische Rollentasteranordnungen, die einen Kodiererteil und einen oder mehrere Betätigungsschalter umfassen. Das Kodiererteil kann gemäß magnetischen, optischen und/oder elektromechanischen Prinzipien arbeiten und kann ein oder mehrere elektrische Ausgangssignale liefern, die die momentane Änderung einer Winkelstellung einer sich drehenden Rolle oder eines Abstimmrades anzeigen. Die Betätigungsschalter stellen zwei oder mehrere elektrische Ausgangssignale bereit, die eine erste oder zweite verstellte Stellung von Rolle oder Rad der Anordnung anzeigen.
Die vorliegenden Kodierschalteranordnungen sind für die Verwendung in Mobiltelefonen oder allgemein in jeder Art von elektronischer Ausrüstung besonders gut angepasst, die aus den sehr kleinen äußeren Abmessungen und dem einfachen Aufbau der vorliegenden Kodierschaltereinheiten Nutzen ziehen werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Elektromechanische Rollentasteranordnungen, die zum Erzeugen von digitalen Steuersignalen als Reaktion auf die Drehung einer Rolle oder eines Abstimmknopfes und zum Erzeugen eines Betätigungsschaltersignals als Reaktion auf das Drücken der Rolle verwendet werden können, sind z. B. von Mobiltelefonen her bekannt. Jedoch weisen die mechanischen Konstruktionen dieser bekannten Vorrichtungen auf Grund der großen Anzahl beweglicher und feststehender Miniaturteile, die oft ein winziges Arretierfederelement enthalten, bestimmte Nachteile auf. Diese große Anzahl von einzelnen Teilen erfordert ein sehr komplexes und arbeitsintensives Montageverfahren, um sicherzustellen, dass alle Teile sorgfältig zueinander ausgerichtet sind.
Ein Beispiel einer elektromechanischen Rollentasteranordnung wird in der Druckschrift US 5 446 481 offenbart. Hier kombiniert eine Hybrid-Maus die normalen Signale von X- und Y-Bewegung, die man üblicherweise in Mäusen, zusammen mit zusätzlichen Freiheitsgraden, insbesondere mit einem Z-Achsensignal, vorfindet. Das Z-Achsensignal wird durch eine Rolle erzeugt, deren Drehbewegung durch einen Winkelschrittgeber, einschließlich eines Lichtzerhackers, erfasst wird. Zusätzliche Freiheitsgrade können durch Kippen der Rolle nach links und rechts bewirkt werden, um Schalter zu betätigen. Die Betätigung jedes Schalters zusammen mit Impulszählungen von der Rolle kann verwendet werden, um eine Nick- und Rollbewegung anzuzeigen. Durch Verwendung von Zweipositionsdetektoren kann ein Signal der Gierbewegung erzeugt werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann durch eine an dem Mausgehäuse angebrachte Führungskugel mit oder ohne Z-Achsenkugel eine Nick- und Rollbewegung angezeigt werden.
Elektromechanische Rollentasteranordnungen werden oft verwendet, um in Menüs auf einer elektrischen Anzeige eines Gerätes zu navigieren. Die Anzahl und die Komplexität von Funktionen erfordern es, dass die Mittel zum Navigieren in Tabellen und erweiterten Menüstrukturen arbeiten können.
Demzufolge gibt es einen Bedarf an einer Kodierschalteranordnung von vereinfachter Bauweise und mit weniger Teilen als bei Einheiten im Stand der Technik, um das Montageverfahren zu vereinfachen, die Montagezeit zu reduzieren und folglich die Kosten des Einbaus solcher Kodierschalteranordnungen in heutige Mobiltelefone und ähnliche kompakte elektronische Ausrüstung zu senken. Außerdem besteht Bedarf an einer Kodierschalteranordnung, die erweiterte Möglichkeiten zum Navigieren bereitstellt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine elektromechanische Rollentasteranordnung einfacher und stabiler Konstruktion bereitzustellen, wobei die Anordnung in eine elektronische Ausrüstung eingebaut werden kann und digitale Steuersignale als Reaktion auf die augenblickliche Änderung der Winkelstellung einer vom Benutzer betätigten Rolle erzeugen kann.
Es ist außerdem eine Aufgabe der Erfindung, eine elektromechanische Rollentasteranordnung bereitzustellen, die geeignet ist, um mit sehr kleinen äußeren Abmessungen hergestellt zu werden, da eine solche Miniaturisierung eine wesentliche Anforderung für Anwendungen wie Hörgeräte, kompakte Mobiltelefone, Funkrufempfänger, medizinische Ausgabevorrichtungen und ähnliche von Hand gehaltene oder am Körper getragene Geräte, usw. ist.
Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, eine elektromechanische Rollentasteranordnung mit weniger und einfacheren mechanischen Teilen im Vergleich zu den Rollentasteranordnungen nach dem Stand der Technik zur Verfügung zu stellen, wodurch die vorliegende elektromechanische Rollentasteranordnung für eine vereinfachte und automatisierte fabrikmäßige Fertigung geeignet gemacht wird.
Es ist eine noch weitere Aufgabe der Erfindung, eine elektromechanische Rollentasteranordnung bereitzustellen, die zusätzlich zu den die Drehung des Rollentasters darstellenden Signalen Schaltersignalausgänge liefert, die mindestens vier unterschiedlichen, logischen Zuständen entsprechen.
Es ist eine noch weitere Aufgabe der Erfindung, Methoden zum Navigieren und Auswählen von Datenelementen in Tabellen und Menüs auf einer elektronischen Anzeige mittels eines einzelnen Rollentasters bereitzustellen.
In einer ersten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Rollentasteranordnung bereit, die von spezieller Bauart ist und die umfasst:

– eine Halterung (4);
– ein Rollenelement (2), das durch die Halterung gelagert wird und in Bezug auf die Halterung drehbar angeordnet ist;
– ein Kodierelement (10), das sich mit dem Rollenelement in Eingriff befindet, derart, um zu rotieren, wenn sich das Rollenelement dreht; wobei
– die Halterung in einem Rahmen (6) angebracht ist und zumindest teilweise relativ zum Rahmen verstellbar ist, um das Rollenelement von einer Anfangslage in eine ausgewählte, verstellte Stellung von mindestens zwei vorbestimmten, verstellten Stellungen verstellbar zu machen;
– eine Einrichtung (40) zum Erfassen einer Drehung des Kodierelements in Bezug auf den Rahmen,

4C

4A

4B

Wahlweise ist das Rollenelement außerdem relativ zum Rahmen in eine dritte vorbestimmte, verstellte Stellung verstellbar. In diesem Fall kann das Rollenelement außerdem relativ zu dem Rahmen in eine dritte vorbestimmte, verstellte Stellung verstellbar sein, wobei eine Kombination der mindestens zwei vorbestimmten, verstellten Stellungen sich in der dritten verstellten Stellung befindet.
Vorzugsweise wird die ausgewählte verstellte Stellung durch Aufbringen einer vorgegebenen Kraft auf ein zugeordnetes Teil des Rollenelements gewählt. Das Rollenelement kann in eine erste und eine zweite vorbestimmte, verstellte Stellung verstellbar sein, wobei

– die erste vorbestimmte, verstellte Stellung ausgewählt wird, indem die vorgegebene Kraft auf ein erstes Endteil (11) des Rollenelements aufgebracht wird, und
– die zweite vorbestimmte, verstellte Stellung ausgewählt wird, indem die vorgegebene Kraft auf ein zweites Endteil (13) des Rollenelements aufgebracht wird; und
– wenn das Rollenelement außerdem in eine dritte vorbestimmte, verstellte Stellung verstellbar ist, die dritte verstellte Stellung durch das Aufbringen der vorgegebenen Kraft auf einen im Wesentlichen mittleren Teil (12) des Rollenelements ausgewählt wird.

Die Halterung kann aus einem plattenförmigen, elastischen Material hergestellt werden, wobei der erste Teil und der zweite Teil der Halterung durch eine oder mehrere Vertiefungen der Halterung getrennt werden können, um Bereiche mit einer höheren Federung zu erzeugen, als Bereiche der Halterung, die an die eine oder mehrere Vertiefungen angrenzen.
Um die Drehung vom Rollenelement zum Kodierelement zu übertragen, kann die Rollentasteranordnung außerdem eine Welle (36) umfassen, die zwischen dem Rollenelement und dem Kodierelement eine im Wesentlichen drehfeste Verbindung bewirkt. Die Welle ist so angebracht, um zumindest Teile des Rollenelements in Bezug auf das Kodierelement entlang von Richtungen verstellen zu können, die im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse des Rollenelements liegen. Vorzugsweise umfasst das Rollenelement eine Bohrung, in der zumindest ein Teil der Welle angeordnet ist.
Das Kodiererteil, das heißt das Kodierelement und das Mittel zum Detektieren einer Drehung des Kodierelements kann gemäß magnetischen, optischen und/oder elektromechanischen Prinzipien arbeiten. Um die mechanischen, elektrischen, magnetischen oder optischen Komponenten vor Verunreinigung zu schützen, ist das Kodiererteil vorzugsweise im Inneren eines im Wesentlichen feuchtigkeits- oder wasserdichten Hohlraums (45) angeordnet, von dem Teile in dem Rahmen ausgebildet sind.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine handgehaltene, elektronische Vorrichtung mit der oben beschriebenen Rollentasteranordnung vorgesehen. Eine solche handgehaltene, elektronische Vorrichtung kann aus der Gruppe von Mobiltelefonen, Fernbedienungen, Funkrufempfängern, tragbaren Computern, CD-Abspielgeräten, MP3-Abspielgeräten, GPS-Navigatoren oder PDA-Computern ausgewählt werden.
Die handgehaltene, elektronische Vorrichtung kann ferner Schaltmittel (8, 9) aufweisen, die angepasst sind, um die ausgewählte, verstellte Stellung des Rollenelements anzuzeigen. Die Schaltmittel können umfassen:

– ein erstes Schaltmittel (8), das angepasst ist, um ein erstes Schaltsignal zu erzeugen, das anzeigt, dass sich das Rollenelement in der ersten vorbestimmten Stellung befindet, und
– ein zweites Schaltmittel (9), das angepasst ist, um ein zweites Schaltsignal zu erzeugen, das anzeigt, dass sich das Rollenelement in der zweiten vorbestimmten Stellung befindet.

Die Halterung oder das Rollenelement können angepasst sein, um die Schaltmittel zu betätigen. Die Schaltmittel können einen oder mehrere Membranschalter umfassen. Die Membranschalter können ein elastisches Material umfassen, das angepasst sein sollte, um das Rollenelement mit einer Federrückstellkraft zu versehen, wenn das Rollenelement in Richtung der Schaltmittel verstellt wird.
Die handgehaltene, elektronische Vorrichtung kann weiter ein elastisches Material umfassen, das zwischen den Schaltmitteln und dem Rollenelement angeordnet ist, um das Rollenelement mit einer Federrückstellkraft zu versehen, wenn das Rollenelement in Richtung der Schaltmittel verstellt wird. Das elastische Material kann aus der aus Gummi, Kunststoff, Schaum, Metall und Metalllegierungen bestehenden Gruppe ausgewählt werden.
Die handgehaltene, elektronische Vorrichtung kann ferner eine Dichtungsfolie (46) aufweisen, die zwischen den Schaltmitteln und dem Rollenelement angeordnet ist, um die Schaltmittel durch eine im Wesentlichen feuchtigkeits- oder wasserdichte Schicht vom Rollenelement zu trennen. Das Rollenelement kann in einem im Wesentlichen feuchtigkeits- oder wasserdichten Schacht (47), der durch den Rahmen und die Dichtungsfolie gebildet wird, angebracht sein, wobei der Schacht eine Öffnung aufweist, die der Dichtungsfolie gegenüber liegend angeordnet ist. Die handgehaltene, elektronische Vorrichtung kann weiter eine Einrichtung zum Ablassen von Flüssigkeiten und kleinen Teilchen aus dem Inneren des Schachtes umfassen, wobei die Einrichtung eine erste Öffnung aufweist, die innerhalb des Schachtes angeordnet ist.
Im Falle einer Rollentasteranordnung mit ersten und zweiten Schaltmitteln kann die handgehaltene, elektronische Vorrichtung ferner einen Regler aufweisen, der mit den Schaltmitteln der Rollentasteranordnung funktionsfähig verbunden und angepasst ist, um das erste und das zweite Schaltsignal zu empfangen. Der Regler ist angepasst, um ein erstes Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das erste Schaltsignal dem zweiten Schaltsignal mit mehr als einer ersten Verzögerungszeit Δt₁ vorausgeht, und um ein zweites Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das zweite Schaltsignal dem ersten Schaltsignal mit mehr als Δt₁ vorausgeht. Dadurch zeigt das erste Ausgangssignal vom Regler an, dass die erste vorbestimmte, verstellte Stellung ausgewählt wurde, und das zweite Ausgangssignal zeigt an, dass die zweite vorbestimmte, verstellte Stellung ausgewählt wurde. Das Ausgangssignal vom Regler ist vorzugsweise ein digitales Ausgangssignal.
Wenn das Rollenelement darüber hinaus in eine dritte vorbestimmte, verstellte Stellung verstellbar ist, und wenn diese dritte verstellte Stellung durch eine Kombination des ersten und des zweiten Schaltsignals angezeigt wird, ist der Regler außerdem angepasst, um ein drittes Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der zeitliche Abstand zwischen dem ersten Schaltsignal und dem zweiten Schaltsignal kleiner als eine zweite Verzögerungszeit Δt₂ ist. Dadurch zeigt das dritte Ausgangssignal an, dass die dritte vorbestimmte, verstellte Stellung ausgewählt wurde.
Vorzugsweise entspricht der Wert von Δt₁ dem Wert von Δt₂, und vorzugsweise ist der zeitliche Abstand Δt₁ größer als 10 ms oder 25 ms sowie größer als 50 ms oder 100 ms. Folglich ist der zeitliche Abstand Δt₂ vorzugsweise kleiner als 100 ms oder 50 ms sowie kleiner als 25 ms oder 10 ms.
In einer zweiten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Navigieren auf einem elektronischen Display bereit, das ein oder mehrere Datenelemente sichtbar macht. Solche Datenelemente können Tabellen, Felder, Menüs, Untermenüs, Pop-Up-Menüs, Schaltflächen, usw. sein. Das Navigieren findet statt, indem ein Anzeiger zwischen Datenelementen bewegt wird, wobei der Anzeiger eine Farbenänderung des Datenelements, ein Cursor, ein Zeiger, ein Rahmen um das Datenelement herum oder ein beliebiges visuelles oder akustisches Merkmal sein kann.
Das Verfahren entsprechend der zweiten Ausführungsform betrifft das Bewegen des Anzeigers (22) zwischen den auf einem elektronischen Display sichtbar gemachten Datenelementen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

– Bereitstellen einer Rollentasteranordnung entsprechend der ersten Ausführungsform, und
– Bewegen des Anzeigers zwischen Datenelementen in eine erste oder zweite Richtung, indem das Rollenelement in eine erste oder eine zweite Richtung gedreht wird, und Detektieren der entsprechenden Drehung des mit dem Rollenelement in Eingriff stehenden Kodierelements.

Das Verfahren kann weiter den Schritt des Bewegens des Anzeigers zwischen Datenelementen in eine dritte und eine vierte Richtung umfassen, indem auf einen ersten oder einen zweiten Teil des Rollenelements eine vorgegebene Kraft aufgebracht wird, um das Rollenelement von der Ausgangslage in eine der zumindest zwei vorbestimmten, verstellten Stellungen zu verstellen. Das Verfahren kann weiter den Schritt des Auswählens eines Datenelements umfassen, indem auf einen mittleren Teil des Rollenelements eine vorgegebene Kraft aufgebracht wird, um das Rollenelement von der Ausgangsstellung in eine dritte vorbestimmte, verstellte Stellung zu verstellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele von elektromechanischen Rollentasteranordnungen entsprechend der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
1 eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer elektromechanischen Rollentasteranordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung;
2 eine Darstellung eines elektronischen Displays mit Menüs und einer Tabelle;
3 eine perspektivische Ansicht verschiedener Elemente des ersten Ausführungsbeispiels einer elektromechanischen Rollentasteranordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung; und
4 eine perspektivische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels des elektromechanischen Rollentasters.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 zeigt eine elektromechanische Rollentasteranordnung entsprechend einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein aus Kunststoff geformtes Rollenelement 2 wird in der Halterung 4, die in dem Tragrahmen 6 verstellbar ange bracht ist, drehbar gelagert. Das geformte Rollenelement 2 kann im Prinzip jede Form annehmen. Der mittlere Teil des Rollenelements (an Pfeil 12) weist vorzugsweise einen kleineren Durchmesser auf als die Endteile des Rollenelements (an den Pfeilen 11 und 13). Mit dem Rollenelement 2 sind Mittel zum Detektieren der Drehung des Rollenelements verbunden. Am Rahmen wird außerdem ein Arretierfederelement angebracht und führt das Rollenelement in eine entlastete Stellung zurück, wenn es in vertikaler Richtung gedrückt wird. Die Befestigung ist derart, dass, wenn auf das Rollenelement an einem der Enden und senkrecht zur Achse des Rollenelements (entsprechend den Pfeilen 11 oder 13) eine Kraft aufgebracht wird, das gleiche Ende des Rollenelements verstellt werden wird, wobei das gegenüber liegende Ende des Rollenelements in seiner entlasteten Stellung belassen wird. Das Aufbringen einer Kraft auf die Mitte des Rollenelements und senkrecht zu dessen Achse (entsprechend Pfeil 12) wird das gesamte Rollenelement verstellen.
Unter dem Rollenelement sind zwei Betätigungskontakte (8 und 9) angeordnet, wobei das Drücken entsprechender Teile des Rollenelements einen von beiden oder beide Kontakte betätigt.
Es ist eine wesentliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, dass der Rollentaster bei Überschreitung der Möglichkeiten zum Navigieren beim Rollen oder Scrollen Schaltsignalausgänge bewirkt, die mindestens vier unterschiedlichen logischen Zuständen entsprechen, wie es unten in Tabelle 1 veranschaulicht wird. Dieses wird mit mindestens zwei Betätigungskontakten erreicht, die einzeln oder gleichzeitig gedrückt werden können, indem entsprechende Teile des Rollenelements gedrückt werden.
Tabelle 1
Um den logischen Zustand des Schaltsignalausgangs zu bestimmen, ist es notwendig, ein Ausgangssignal, bei dem beide Kon takte 8 und 9 betätigt werden, von zwei aufeinander folgenden Ausgangssignalen, die einer Betätigung des linken Kontakts 8 bzw. des rechten Kontakts 9 entsprechen, trennen zu können. Dieses kann gelöst werden, indem ein erster zeitlicher Abstand Δt₁ und ein zweiter zeitlicher Abstand Δt₂ eingestellt werden. Wenn ein Signal S8 vom Kontakt 8 und ein Signal S9 vom Kontakt 9 zeitlich um mehr als Δt₁ getrennt sind, dann denkt man sich die Signale als zwei individuelle Signale von zweimaligem, aufeinander folgendem Drücken des Rollenelements. Wenn jedoch zwei Signale S8 und S9 zeitlich um weniger als Δt₂ getrennt sind, dann denkt man sich die Signale als eine Kombination S8 + S9 von einmaligem Drücken des mittleren Teils des Rollenelements. Vorzugsweise sind die zeitlichen Abstände Δt₁ und Δt₂ gleich. Eine Steuereinheit, wie ein die Signale von den Kontakten 8 und 9 empfangender Mikroprozessor, kann diese Bestimmung ausführen und digitale Ausgangssignale erzeugen, die den in Tabelle 1 dargestellten, vier logischen Zuständen entsprechen.
Alternativ können die gleichen vier logischen Zustände erlangt werden, indem eine Kombination von drei anstelle von zwei Kontakten verwendet wird.
3 zeigt verschiedene Elemente einer elektromechanischen Rollentasteranordnung entsprechend dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Rollenelement 2 ist drehbar in der Halterung 4 angebracht. Vorzugsweise umfasst das Rollenelement 2 einen Arretierstift 2b und ein Oberflächenteil aus Weichgummi 2a, um einen Reibungsdruck zum Drehen des Rollenelements mit einem Finger zu bewirken. Eine erste Stirnfläche 3 des Rollenelements 2 enthält eine geriffelte Nut, die angepasst ist, um mit einem Arretierfedervorsprung in der Metallhalterung 4 in Kontakt zu kommen, um eine tastempfindliche Rückkopplung zu erzeugen, wenn das Rollenelement gedreht wird. Ein erster Teil 4c der Halterung wird in einen Stützaufbau wie den Rahmen 6 oder eine beliebige Hülle oder Gehäuse eines Gerätes, in das die Rollentasteranordnung zu integrieren ist, starr angebracht. Die Betätigungskontakte 8 und 9 sind unterhalb des Rollenelements und des Rahmens angeordnet. Die Kontakte 8 und 9 sind vorzugsweise Membranschalter.
Vorzugsweise überträgt eine flexible/biegsame Welle 36 die Drehung des Rollenelements 2 auf ein scheibenförmiges Kodierelement 10. Das Kodierelement ist angepasst, um das hintere Teil der flexiblen/biegsamen Welle 36 aufzunehmen, die sich vom Rollenelement 2 durch einen zweiten Teil 4a der Halterung erstreckt. Alternativ kommt das Kodierelement direkt mit dem Rollenelement in Eingriff und kann sogar ein integriertes Teil des Rollenelements 2 sein. Die Abtasteinrichtung 40 erfasst die Drehung des Kodierelements und liefert Ausgangssignale, die die Drehung kennzeichnen.
Wie in 1 ersichtlich ist, erstreckt sich die flexible/biegsame Welle 36 in der entlasteten Stellung des Rollenelements außeraxial. Dadurch weist das Rollenelement einen längeren Leerlauf auf, wenn es vertikal gedrückt wird. Darüber hinaus ist die Welle sowohl im Rollenelement 2 als auch im Kodierelement 10 drehfest, kann jedoch in den Halterungen schwenken, wenn das Rollenelement gedrückt wird. Das Kodierelement 36 (einschließlich Welle) und der Arretierstift 2b werden vorzugsweise in einem reibungsarmen Kunstharz geformt.
Die Halterung 4 wird vorzugsweise in einem einzelnen Stück aus plattenförmigem Metall als U-Bogen hergestellt. Die Halterung wird in einen ersten Teil 4c, der starr in den Stützrahmen 6 montiert ist, und zwei zweite Teile (4a und 4b) geteilt, die angepasst sind, um das Rollenelement 2 an seinen Endflächen zu lagern. Eine mechanische Verbindung in Form einer Querstange oder einer Welle kann zwischen den beiden zweiten Teilen 4a und 4b der Halterung aus Metall hinzugefügt werden, nachdem sie in die U-Form gebogen wurde, wodurch ein Träger mit verbesserter mechanischer Stabilität bereitgestellt wird.
Durch Nutzung eines Einfügeverfahrens werden zwei Lagerelemente 5 aus Kunststoff an den zweiten Teilen der Metallhalterung befestigt. Die Lagerelemente aus Kunststoff werden genutzt, um das Rollenelement 2 in einer präzisen vorbestimmten und drehbaren Weise relativ zur Halterung 4 aus Metall anzubringen. Durch das Vorsehen von zwei Vertiefungen in der Metallhalterung 4, werden die zweiten Teile 4a und 4b in Bezug auf den ersten Teil 4c verstellbar gemacht. Demzufolge wird, wenn der erste Teil 4c starr in einen Stützaufbau montiert ist und auf das Rollenelement 2 eine Kraft aufgebracht wird, einer oder beide der zweiten Teile in Abhängigkeit vom Angriffspunkt der Kraft aus einer entlasteten Stellung in eine verstellte Stellung verstellt. Bei Verstellung wird in der Halterung eine Torsionsfederkraft erzeugt, um den (die) zweiten Teil(e) und dadurch das Rollenelement in seine entlastete Stellung zurückzuführen, wenn die aufgebrachte Kraft entfernt wird. Damit funktioniert die Halterung selbst wie eine Arretierfeder, so dass kein separates Federelement notwendig ist. Darüber hinaus ist die Feder- und Verstelleigenschaft dieser Art von Halterung nicht der Behinderung durch Schmutz oder kleinen Teilchen unterworfen. Ein weiterer Vorteil der Halterung aus Metall besteht darin, dass sie ferner wie ein Entkopplungselement für elektrostatische Ladung wirken kann, die sich im Rollenelement aufbauen kann.
Wahlweise kann die Verstellung von einem oder beiden der zweiten Teile die Vorsprünge 7, die mit den zweiten Teilen der Metallhalterung 4 zusammengefasst sind, in Kontakt mit einem oder beiden Betätigungskontakten 8 oder 9 bringen, die z. B. auf einer Leiterplatte angebracht und unter dem Rahmen 6 angeordnet sind. Alternativ ist das Flächenteil des Rollenelements angepasst, um beim Drücken die Kontakte 8 und 9 zu betätigen, indem z. B. an dem Rollenelement geformte Vorsprünge vorgesehen werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Federrückstellkraft an dem Rollenelement mittels eines elastischen Materials bewirkt, das unter dem Rollenelement angeordnet ist, ohne es zu stützen. Das Federn kann die Form eines Pads, einer Membran oder einer Ausbauchung aufweisen, die beim Drücken eine Federrückstellkraft erzeugen. Das Material in einem solchen Pad, Membran oder Ausbauchung kann Gummi, Kunststoff, Schaum, Gel, Silikon, Metall, Metalllegierungen oder etwas anderes sein. In diesem Fall muss die Halterung, die das Rollenelement trägt, nur im Verhältnis zum Rahmen verstellbar sein, wobei alternativ dazu das Rollenelement direkt und verstellbar im Rahmen angebracht werden kann.
Das Kodierelement 36 wird vorzugsweise durch Pressen einer Metallscheibe 10 mit einer Anzahl von Löchern oder Aussparungen auf eine Anzahl entsprechender Vorsprünge, die im Kodierelement 36 geformt sind, gebildet. Die Löcher (oder Aussparun gen) und Vorsprünge können längs einer im Wesentlichen kreisförmigen Oberflächenbahn angeordnet sein. Demzufolge stellt das Kodierelement 36 eine Kodierscheibe mit einer Anzahl von intermittierend angeordneten, leitenden und nicht leitenden Pads bereit. Durch Versehen der Vorsprünge an dem Kodierelement 36 mit der im Wesentlichen gleichen Höhe wie die Dicke der Metallscheibe 10, kann eine ebene Fläche des Kodierelements bereitgestellt werden und durch zumindest drei Kontaktelemente der Abtasteinrichtung 40 in Kontakt gebracht werden. Dadurch wird während der Drehbewegung des Kodierelements zwischen den drei Kontaktelementen intermittierend ein elektrischer Kontakt hergestellt, wobei an den Schenkelteilen Impulsfolgen mit abweichender Phase in Bezug zueinander bereitgestellt werden können.
Die Drehbewegung des Rollenelements kann durch andere Arten von Kodiereinrichtungen erfasst werden als die oben dargestellte. Ein optischer Kodierer (nicht dargestellt) kann realisiert werden, indem eine Kodierscheibe mit veränderlich beabstandeten oder veränderlich bemessenen Öffnungen zusammen mit einer LED und einer Fotodiode vorgesehen wird. Die Anordnung der Fotodiode, um Licht von der LED durch Öffnungen in der Kodierscheibe aufzunehmen, die Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung des Kodierelements können aus den von der Fotodiode ausgesendeten Impulsfolgen bestimmt werden. Durch Nutzung eines ähnlichen Schemas kann ein magnetischer Kodierer genutzt werden.
Es ist wünschenswert, elektronische und mechanische Teile vor Feuchtigkeit und Verunreinigung von außen zu schützen. Vorzugsweise liegen nur das Rollenelement, die Halterung und der obere Rand des Rahmens frei. Im ersten Ausführungsbeispiel, das in 3 in Teilen und in 4 zusammengesetzt dargestellt ist, kann das Rollenelement 2 und die Halterung 4 in einem im Wesentlichen feuchtigkeits- oder wasserdichten Schacht 47, der sie von den anderen Teilen des Baugruppe trennt, angebracht werden.
Das Kodierelement 10 und die Abtasteinrichtung 40 in 3 werden vorzugsweise in einem geschlossenen Hohlraum 45 zum Schutz vor Feuchtigkeit, kleinen Teilchen und anderer Verunreinigung angeordnet. In 3 wird ein Hohlraum durch einen im Rahmen 6 geformten Durchgang 44 gebildet, wobei ein Ende durch einen Deckel 42 geschlossen wird. Der Deckel 42 kann am Rahmen mit einem Schnappverschluss versehen sein. Darüber hinaus kann eine Innenfläche im Deckel 42 mit einem Vorsprung versehen sein, der an jedes der Kontaktelemente der Abtasteinrichtung anstößt, um eine Kontakt- oder Vorspannkraft zwischen den Kontaktelementen und der Kodierscheibe bereitzustellen.
Die Betätigungskontakte 8 und 9 sind vorzugsweise gegen Verunreinigung geschützt. Durch Anstoßen der unteren Kante des Rahmens 6 an eine Schicht der Dichtungsfolie 46 aus im Wesentlichen feuchtigkeits- und wasserdichtem Material, wird der Schacht 47 durch die Dichtungsfolie 46, den Rahmen 6 und die abgedichtete Verbindung zum geschlossenen Hohlraum 45 ausgebildet. Die Schicht der Dichtungsfolie muss flexibel sein, damit die Kontakte durch die Halterung oder das Rollenelement betätigt werden können. Wahlweise ist die Schicht hart mit elastischen Bereichen über den Kontakten.
Der Schacht 47 ist wahlweise mit einem Abfluss (nicht dargestellt) verbunden, um Feuchtigkeit und Schmutz aus dem Schacht abzulassen. Der Abfluss kann ein Rohr oder ein Schlauch sein, wobei eine erste Öffnung ein Abflussloch aus dem Schacht und das zweite Ende einen Auslass an der gegenüber liegenden Seite (oder anderswo) der Vorrichtung bildet.
Die durch die Kontakte 8 und 9 bereitgestellten Ausgangssignale und die Rotationserfassungseinrichtung werden in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet, um gemäß 2 zwischen Datenelementen in Menüs und Tabellen auf einem elektronischen Display 16 zu navigieren und diese auszuwählen. Gemäß 2 zeigt das elektronische Display drei Hauptbereiche an, eine Tabelle 17 und zwei Menüs 18 und 19, die jeweils ein oder mehrere Datenelemente, wie das Feld 20 in der Tabelle 17 oder eine Menüoption 21 in den Menüs 18 und 19, umfassen. Jedes Datenelement kann durch Bewegen eines Anzeigers 22 zu dem Datenelement aktiv werden. Ein aktives Datenelement kann z. B. zu anderen Datenelementen führen, wie durch die Pfeile 25 und 27 angezeigt wird, wählbare Tasten 26 und 28 aufweisen, Pop-Up-Menüs aktivieren oder angepasst werden, um Eingangssignale, was das Feld 20 betrifft, zu empfangen. In 2 ist der Anzeiger 22 eine Farbenänderung des Datenelements, er könnte auch durch einen Cursor, einen Zeiger, einen Rahmen um das Datenelement herum oder ein beliebiges visuelles oder akustisches Merkmal dargestellt werden.
Der Anzeiger 22 kann zu anderen Bereichen oder Datenelementen, z. B. nach oben oder unten in 17 und 18, bewegt werden, indem das Rollenelement in der Rollentasteranordnung gedreht wird. Der Anzeiger kann auch durch das Drücken eines Teils des Rollenelements entsprechend der gewünschten Bewegungsrichtung, z. B. links oder rechts in 17 und 19, zu anderen Bereichen oder Datenelementen bewegt werden. Zum Bewegen nach links wird der Teil am linken Ende des Rollenelements gemäß Pfeil 11 in 1 gedrückt, und zum Bewegen nach rechts wird der Teil am rechten Ende gemäß Pfeil 13 in 1 gedrückt.
In 2 weisen einige Datenelemente andere Menüoptionen 26 und 28, wie auswählbare Tasten, auf. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können solche Datenelemente ausgewählt werden, indem eines der Datenelemente durch Linksdrücken für 26 oder Rechtsdrücken für 28 zum aktiven Datenelement gemacht wird, und danach die Option durch Drücken des mittleren Teils des Rollenelements ausgewählt wird. Alternativ können, wenn es nur zwei Möglichkeiten gibt, um dazwischen zu wählen, die Möglichkeiten direkt ausgewählt werden, indem links gedrückt wird, um 26 zu wählen oder rechts gedrückt wird, um 28 zu wählen. Außerdem kann in der Tabelle 17 einfach durch Bewegen des Anzeigers in ein Feld, ein Feld ausgewählt werden. Alternativ dazu können Datenelemente durch Stimmenaktivierung oder einen Berührungsstift ausgewählt werden, wenn der Anzeiger bereits zu dem Datenelement bewegt worden ist.
Wie es in Bezug auf 2 beschrieben wurde, stellt die Rollentasteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch einen großen Vorteil bereit, dass das Rollen und die Schaltersignalausgänge Möglichkeiten für ein zweidimensionales Navigieren bieten. Darüber hinaus liefert die Rollentasteranordnung Schaltsignale zum Auswählen aktiver Datenelemente.

Claims

Rollentasteranordnung, umfassend – eine Halterung (4), – ein Rollenelement (2), das durch die Halterung gelagert wird und in Bezug auf die Halterung drehbar angeordnet ist; – ein Kodierelement (10), das sich mit dem Rollenelement in Eingriff befindet, derart, um sich zu drehen, wenn sich das Rollenelement dreht; – wobei die Halterung in einem Rahmen (6) angebracht ist und zumindest teilweise relativ zu dem Rahmen verstellbar ist, um das Rollenelement von einer Anfangslage in eine ausgewählte, verstellte Stellung von mindestens zwei vorbestimmten, verstellten Stellungen verstellbar zu machen; – eine Einrichtung (40) zum Erfassen einer Drehung des Kodierelements in Bezug auf den Rahmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung monolithisch ist und dass sie einen ersten (4C) und einen zweiten Teil (4A, 4B) aufweist, wobei der erste Teil mit dem Rahmen im Wesentlichen starr verbunden ist, der zweite Teil ausgelegt ist, um das Rollenelement zu lagern und relativ zu dem ersten Teil der Halterung verstellbar ist, wobei der zweite Teil ein Mittel zum Erzeugen einer Federrückstellkraft aufweist, die das Rollenelement von der ausgewählten, verstellten Stellung in die Anfangslage zurückführt, wobei das die Federrückstellkraft erzeugende Mittel einen monolithischen Teil des zweiten Teils der monolithischen Halterung bildet.
Rollentasteranordnung nach Anspruch 1, wobei das Rollenelement außerdem relativ zu dem Rahmen in eine dritte vorbestimmte, verstellte Stellung verstellbar ist.
Rollentasteranordnung nach Anspruch 2, wobei das Rollenelement außerdem relativ zu dem Rahmen in eine dritte vorbestimmte, verstellte Stellung verstellbar ist, und wobei eine Kombination der zumindest zwei vorbestimmten, verstellten Stellungen in der dritten verstellten Stellung liegt.
Rollentasteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ausgewählte verstellte Stellung durch Aufbringen einer vorbestimmten Kraft auf ein zugeordnetes Teil des Rollenelements gewählt wird.
Rollentasteranordnung nach Anspruch 4, wobei das Rollenelement in eine erste und eine zweite vorbestimmte, verstellte Stellung verstellbar ist, – wobei die erste vorbestimmte, verstellte Stellung durch Aufbringen der vorbestimmten Kraft auf ein erstes Endteil (11) des Rollenelements ausgewählt wird; und – die zweite vorbestimmte, verstellte Stellung durch Aufbringen der vorbestimmten Kraft auf ein zweites Endteil (13) des Rollenelements ausgewählt wird.
Rollentasteranordnung nach Anspruch 4, wobei das Rollenelement in eine erste, eine zweite und die dritte verstellte Stellung verstellbar ist, – wobei die erste vorbestimmte, verstellte Stellung durch Aufbringen der vorbestimmten Kraft auf ein erstes Endteil (11) des Rollenelements ausgewählt wird, – die zweite vorbestimmte, verstellte Stellung durch Aufbringen der vorbestimmten Kraft auf ein zweites Endteil (13) des Rollenelements ausgewählt wird, und – die dritte vorbestimmte, verstellte Stellung durch Aufbringen der vorbestimmten Kraft auf einen im Wesentlichen mittleren Teil (12) des Rollenelements ausgewählt wird.
Rollentasteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halterung aus einem plattenförmigen, elastischen Material besteht.
Rollentasteranordnung nach Anspruch 7, wobei der erste Teil und der zweite Teil der Halterung durch eine oder mehrere Vertiefungen der Halterung getrennt sind, um Bereiche mit einer Elastizität zu bewirken, die höher ist als in Bereichen der Halterung, die an der einen oder mehreren Vertiefungen aufeinander treffen.
Rollentasteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Welle (36), die zwischen dem Rollenelement und dem Kodierelement eine im Wesentlichen drehfeste Verbindung bewirkt, wobei die Welle so angebracht ist, damit zumindest Teile des Rollenelements in Bezug auf das Kodierelement längs der Richtungen verstellt werden können, die im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Rollenelements liegen.
Rollentasteranordnung nach Anspruch 9, wobei das Rollenelement eine Bohrung aufweist und wobei zumindest ein Teil der Welle innerhalb der Bohrung angeordnet ist.
Rollentasteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen einen Hohlraum (45) aufweist, der zumindest das Kodierelement und die Einrichtung zum Erfassen einer Drehung des Kodierelements aufnimmt, wobei der Hohlraum im Wesentlichen feuchtigkeits- oder wasserdicht ist.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung, umfassend eine Rollentasteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung mit einer Rollentasteranordnung nach Anspruch 3, weiter umfassend Schaltmittel (8, 9), die ausgelegt sind, um die ausge wählte, verstellte Stellung des Rollenelements anzuzeigen.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Schaltmittel aufweisen: – ein erstes Schaltmittel (8), das ausgelegt ist, um ein erstes Schaltsignal zu erzeugen, das anzeigt, dass sich das Rollenelement in der ersten vorbestimmten Stellung befindet; und – ein zweites Schaltmittel (9), das ausgelegt ist, um ein zweites Schaltsignal zu erzeugen, das anzeigt, dass sich das Rollenelement in der zweiten vorbestimmten Stellung befindet.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Halterung ausgestaltet ist; um die Schaltmittel auszulösen.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Rollenelement ausgestaltet ist, um die Schaltmittel auszulösen.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Schaltmittel einen oder mehrere Membranschalter aufweisen.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Membranschalter ein elastisches Material aufweisen und ausgelegt sind, um eine Federrückstellkraft auf das Rollenelement zu bewirken, wenn das Rollenelement in Richtung der Schaltmittel verstellt wird.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, weiter umfassend ein elastisches Material, das zwischen den Schaltmitteln und dem Rollenelement angeordnet ist, um auf das Rollenelement eine Federrückstellkraft zu bewirken, wenn das Rollenelement in Richtung der Schaltmittel verstellt wird.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei das elastische Material ein Material ist, das aus der Gruppe von: Gummi, Kunststoff, Schaum, Metall, Metalllegierungen ausgewählt ist.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, weiter umfassend eine Dichtungsfolie (46), die zwischen den Schaltmitteln und dem Rollenelement angeordnet ist, um die Schaltmittel durch eine im Wesentlichen feuchtigkeits- oder wasserdichte Schicht von dem Rollenelement zu trennen.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei das Rollenelement in einem im Wesentlichen feuchtigkeits- oder wasserdichten Schacht (47), der durch den Rahmen und die Dichtungsfolie gebildet wird, angebracht ist, wobei der Schacht eine Öffnung aufweist, die der Dichtungsfolie gegenüber liegend angeordnet ist.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach Anspruch 22, weiter umfassend eine Einrichtung zum Ablassen von Flüssigkeiten und kleinen Teilchen aus dem Inneren des Schachtes, wobei die Einrichtung eine erste Öffnung aufweist, die innerhalb des Schachtes angeordnet ist.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, wobei die handgehaltene Vorrichtung aus der Gruppe von: Mobiltelefonen, Fernbedienungen, Funkrufempfängern, handgehaltenen Computern, CD-Abspielgeräten, MP3-Abspielgeräten, Satellitennavigatoren oder PDA-Computern ausgewählt ist.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, weiter umfassend einen Regler, der mit den Schaltmitteln der Rollentasteranordnung funktionsfähig verbunden und ausgelegt ist, um das erste und das zweite Schaltsignal zu empfangen, wobei der Regler ausgelegt ist, um: – ein erstes Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das erste Schaltsignal dem zweiten Schaltsignal mit mehr als einer ersten Verzögerungszeit Δt1 vorausgeht; – ein zweites Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das zweite Schaltsignal dem ersten Schaltsignal mit mehr als Δt1 vorausgeht; wobei das erste Ausgangssignal anzeigt, dass die erste vorbestimmte, verstellte Stellung ausgewählt wurde, und das zweite Ausgangssignal anzeigt, dass die zweite vorbestimmte, verstellte Stellung ausgewählt wurde.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei der Regler weiter ausgelegt ist, um: – ein drittes Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der Zeitabstand zwischen dem ersten Schaltsignal und dem zweiten Schaltsignal geringer als eine zweite Verzögerungszeit Δt2 ist, – wobei das dritte Ausgangssignal anzeigt, dass die dritte vorbestimmte, verstellte Stellung ausgewählt wurde.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei der Wert von Δt1 dem Wert von Δt2 entspricht.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei der Wert von Δt1 größer als etwa 10 ms ist.
Handgehaltene, elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, wobei der Wert von Δt1 größer als etwa 50 ms ist.
Verfahren zum Bewegen einer Anzeigeeinrichtung (22) zwischen Datenelementen, die auf einem elektronischen Display abgebildet werden, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Bereitstellen einer Rollentasteranordnung nach Anspruch 1; – und Bewegen der Anzeigeeinrichtung zwischen Datenelementen in eine erste und eine zweite Richtung durch Drehung des Rollenelements in eine erste oder eine zweite Richtung, und Erfassen der entsprechenden Drehung des mit dem Rollenelement in Eingriff befindlichen Kodierelements.
Verfahren nach Anspruch 30, weiter umfassend den Schritt des Bewegens der Anzeigeeinrichtung zwischen Datenelementen in eine dritte und eine vierte Richtung durch Aufbringen einer vorbestimmten Kraft auf einen ersten oder zweiten Teil des Rollenelements, um das Rollenelement von der Anfangslage in eine der mindestens zwei vorbestimmten, verstellten Stellungen zu verstellen.
Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, weiter umfassend den Schritt des Auswählens eines Datenelements durch Aufbringen einer vorbestimmten Kraft auf einen mittleren Teil des Rollenelements, um das Rollenelement von der Anfangslage in eine dritte vorbestimmte, verstellte Stellung zu verstellen.