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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement, das
durch Drehen eines aus einer Frontplatte eines Geräts herausragenden
Betätigungsteils
betätigt
werden kann, und ein elektronisches Gerät, in das das Bauelement eingebaut
ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Bei
der derzeitigen Tendenz zur Verkleinerung von Geräten in der
elektronischen Industrie liegt das Hauptaugenmerk auf der relativen
Maßhaltigkeit der
Montage in ein Gerät,
in das die Bauelemente eingebaut werden.
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Wenn
beispielsweise ein Betätigungsteil
eines Bauelements aus einem Gerätekörper, in
den das Bauelement eingebaut ist, herausragt, ist es unter dem Aspekt
der Genauigkeit der Montage wichtig, den Spalt zwischen dem Betätigungsteil
und einer Öffnung
in einer Frontplatte so klein wie möglich zu halten. Andererseits
spielt der Spalt aber auch eine wichtige Rolle beim Aufnehmen der
relativen Verschiebung zwischen der Plattenöffnung und dem in das Gerät montierten
elektronischen Bauelement. Daher ist das Kleinhalten des Spalts
begrenzt.
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Nachstehend
wird ein herkömmliches
Verfahren beschrieben, das einen Drehgeber als Beispiel für das vorgenannte
elektronische Bauelement mit Drehbetätigung verwendet.
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5 zeigt
eine Schnitt-Vorderansicht eines herkömmlichen Drehgebers mit einer
Druckschalter-Funktion. Der obere Teil eines Betätigungsstabs 1 ragt
aus einem Betätigungsabschnitt 1A heraus,
und eine Mittelsäule 1B wird
von einem Rundloch 2A eines Lagers 2 so gestützt, dass
er Dreh- und Auf- und Abbewegungen ausführen kann. Der Betätigungsstab 1 greift
in einen nicht-runden Säulenteil 1C ein, der
sich weiter unten als die Mittelsäule 1B befindet, wobei
eine nicht-runde Mittelöffnung 3A eines Dreh-Elements 3 so
angeordnet ist, dass sich die beiden Teile gemeinsam drehen, während sich
der Betätigungsstab 1 unabhängig und
unbehindert auf- und abbewegen kann. Um ein Herausziehen des Betätigungsstabs 1 zu
vermeiden, ist an der Unterseite des nicht-runden Säulenteils 1C eine
Unterlegscheibe 4 vorgesehen.
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An
der Unterseite eines unteren Flachteils 3B des Dreh-Elements 3 ist
eine Kontaktplatte 5 vorgesehen, auf der mehrere linienförmige Kontaktstellen
in einer von der Mitte nach außen
verlaufenden radialen Anordnung angeordnet sind. Es gibt drei Gleitkontakte 7A, 7B und 7C,
die aus einem Träger 6 hochschnellen,
zum Aufrechterhalten einer elastischen Berührung der Kontaktplatte 5.
Erste Anschlüsse,
z. B. 7D, die mit einzelnen Kontaktstellen der Kontaktplatte 5 verbunden
sind, sind außen
an dem unteren Teil vorgesehen.
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In
der Mitte des Trägers 6 befinden
sich feste Kontaktstellen 8A und 8B, die mit außen an dem
unteren Teil vorgesehenen zweiten Anschlüssen, z. B. 8C, verbunden
sind. Über
den festen Kontaktstellen 8A, 8B ist eine aus
einem dünnen
Metallblech bestehende bewegliche Kontaktplatte 9 mit einer
gewölbten
Form vorgesehen. Auf der beweglichen Kontaktplatte 9 ist
ein Antriebselement 10 so vorgesehen, dass ein Druckschalter
entsteht. Ein Schiebeteil 1D des Betätigungsstabs 1 hält Kontakt
mit der Oberseite des Antriebselements 10.
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Das
Lager 2 und der Träger 6 sind
durch einen Metallrahmen 11 miteinander verbunden. An der Unterseite
des Metallrahmens 11 ist ein Befestigungsfuß 11A vorgesehen,
um die Montage des Metallrahmens 11 auf eine Leiterplatte
zu erleichtern.
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In
einem wie vorstehend gestalteten Drehgeber mit Druckschalter versetzt
eine Drehbewegung, die dem Betätigungsabschnitt 1A des
Betätigungsstabs 1 verliehen
wird, das Dreh-Element 3 in Drehung, und die Gleitkontakte 7A, 7B, 7C gleiten über die
Oberfläche
der Kontaktplatte 5, die an der Unterseite des Flachteils 3B angeordnet
ist. Dadurch werden Gebersignale erzeugt.
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Durch
Niederdrücken
des Betätigungsstabs 1 wird
die gewölbte
bewegliche Kontaktplatte 9, die das Antriebselement 10 berührt, so
umgedreht, dass ein elektrischer Kontakt zwischen den festen Kontaktstellen 8A und 8B entsteht.
Dadurch funktioniert sie als Druckschalter.
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6 ist
eine Schnitt-Vorderansicht, die die relative Beziehung zwischen
der Frontplatte eines Geräts
und einem Betätigungsknopf
eines darin montierten Drehgebers zeigt. Der Drehgeber wird dadurch
auf eine Leiterplatte 14 eines Geräts montiert, dass der Befestigungsfuß 11A,
die ersten Anschlüsse 7D, 7E, 7F und
die zweiten Anschlüsse,
z. B. 8C, die aus dem Träger 6 kommen, in entsprechende
Löcher
der zu lötenden
Leiterplatte gesteckt werden. Ein säulenförmiger Betätigungsknopf 12 wird
auf den Betätigungsabschnitt 1A des
Betätigungsstabs 1 gesteckt,
und dann wird die Leiterplatte 14 so in das Gerät eingebaut,
dass der Betätigungsknopf 12 aus
einer Öffnung 13A einer
Frontplatte 13 herausragt.
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Normalerweise
werden herkömmliche
Drehgeber (die elektronischen Bauelemente mit Drehbetätigung)
zuerst montiert und mit Lot auf der Leiterplatte 14 eines
Geräts
befestigt, und dann wird die Leiterplatte 14 an einer bestimmten
Stelle in dem Gerät
eingebaut. In diesem Fall ist es nicht einfach, den auf den Betätigungsstab 1 gesetzten
Betätigungsknopf 12 genau
auf die Lage der Öffnung 13A der Frontplatte 13 auszurichten.
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Wenn
eine erhebliche relative Verschiebung zwischen dem Betätigungsknopf 12 und
der Öffnung 13A besteht,
kann der Betätigungsknopf 12 den Rand
der Öffnung 13A so
berühren,
dass die Funktion blockiert wird und ein unangenehmes Betätigungsgefühl entsteht.
Um das zu vermeiden, sind die Konstrukteure des Geräts gezwungen,
einen relativ großen
Abstand zwischen dem Betätigungsknopf 12 und
dem Rand der Öffnung 13A vorzusehen.
Bei Geräten
mit raumsparender Größe ist ein
Spalt mit einer so großen Öffnung nicht
nur äußerlich
auffällig,
sondern er beeinträchtigt
auch das Qualitätsniveau
bei der Beurteilung der Produkte.
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Die
vorliegende Erfindung will die vorgenannten Nachteile beheben und
ein elektronisches Bauelement mit Drehbetätigung sowie ein Gerät zur Verfügung stellen,
in das das Bauelement eingebaut ist, bei dem der Spalt zwischen
dem Betätigungsknopf
und dem Öffnungsrand
auf ein Minimum verkleinert werden kann, ohne Unannehmlichkeiten
hervorzurufen, die durch die relative Verschiebung zwischen dem
Betätigungsknopf
und der Öffnung
der Frontplatte entstehen.
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Kurze Darstellung
der Erfindung
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Ein
erfindungsgemäßes elektronisches
Bauelement mit Drehbetätigung
weist Folgendes auf: ein Lager mit einem Rundloch in der Mitte;
ein Dreh-Element, das in dem zylindrischen Teil eine mehreckige Öffnung für einen
Abschnitt weiter oben als eine senkrecht auf der Mittelachse des
Rundlochs des Lagers stehende Mittelring-Plattform und eine Mittelöffnung hat,
deren Durchmesser größer als
der der mehreckigen Öffnung
für einen
Abschnitt weiter unten als die Mittelring-Plattform ist, wobei das Dreh-Element
an dem zylindrischen Teil von dem Rundloch des Lagers frei drehbar
gestützt
wird und an einer ebenen Bodenfläche,
die sich auf einer niedrigeren Ebene als die Mittelring-Plattform
befindet, an einer Kontaktplatte angebracht ist; einen Träger, der Gleitkontakte
enthält,
die die Kontaktplatte elastisch berühren, und der so angeordnet
ist, dass er dem Dreh-Element begegnet; einen Betätigungsstab,
der einen kugelförmigen
Teil, dessen horizontaler Querschnitt ein Vieleck ist und der in
Eingriff mit der mehreckigen Öffnung
des Dreh-Elements ist, damit sich die beiden Teile gemeinsam drehen,
während
sich der Stab unabhängig
und unbehindert auf- und abbewegen kann, sowie einen Betätigungsabschnitt über dem
mehreckig-kugelförmigen
Teil und einen Rundsäulenteil
unterhalb des mehreckig-kugelförmigen Teils
und einen Schiebeteil am unteren Ende des Rundsäulenteils hat; und eine bewegliche
Kontaktplatte, die einen nach oben gerichteten Druck auf den Schiebeteil
des Betätigungsstabs
ausübt,
sodass die Oberseite des Schiebeteils die Mittelring-Plattform des
Dreh-Elements elastisch berührt.
Da der Betätigungsstab
an dem mehreckig-kugelförmigen
Teil in das Dreh-Element in der mehreckigen Öffnung eingreift, damit sie
die gleiche Drehung gemeinsam ausführen, kann die Drehbetätigung auch
dann gleichmäßig erfolgen,
wenn der Betätigungsstab
in einem bestimmten Umfang schräg
positioniert wird. Da die rückfedernde
bewegliche Kontaktplatte mit der gewölbten Form stets einen nach
oben gerichteten Druck auf den Betätigungsstab ausübt, wird
die Oberseite des Schiebeteils des Betätigungsstabs gegen die Mittelring-Plattform
des Dreh-Elements gedrückt
gehalten, sodass der Betätigungsstab
stets eine aufrechte Stellung oder die Mittelstellung einnimmt,
solange auf ihn keine Kippkraft einwirkt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Schnitt-Vorderansicht eines Drehgebers nach einer beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Schnittansicht des Drehgebers entlang der Linie II-II von 1.
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3 ist
eine Schnitt-Vorderansicht des Drehgebers, die den niedergedrückten Zustand
des Betätigungsstabs
zeigt.
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4 ist
eine Schnitt-Vorderansicht, die einen Teil eines elektronischen
Geräts
zeigt, in das der Drehgeber eingebaut ist.
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5 ist
eine Schnitt-Vorderansicht eines herkömmlichen Drehgebers.
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6 ist
eine Schnitt-Vorderansicht, die einen Teil eines elektronischen
Geräts
zeigt, in das der herkömmliche
Drehgeber eingebaut ist.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Nachstehend
wird ein elektronisches Bauelement mit Drehbetätigung nach einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Drehgebers als
praktisches Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wenn
die gleichen Bezugssymbole die Teile des elektronischen Bauelements
darstellen, die den gleichen Aufbau wie die haben, die bereits unter
Bezugnahme auf die herkömmliche
Technologie beschrieben worden sind, wird ihre detaillierte Beschreibung
hier weggelassen.
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1 zeigt
eine Schnitt-Vorderansicht eines Drehgebers mit Druckschaltfunktion
nach einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine
Schnittansicht des Drehgebers entlang der Linie II-II von 1.
Wie in 1 gezeigt, hat ein Betätigungsstab 21 aus
Metall am oberen Ende einen tafelförmigen Betätigungsabschnitt 21A und
darunter einen mehreckig-kugelförmigen Teil 21B (dessen
horizontaler Querschnitt ein Vieleck ist), der in eine mehreckige Öffnung 23C eingreift,
die in dem oberen Teil einer Mittelöffnung 23A in einem Dreh-Element 23 angeordnet
ist.
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Das
Dreh-Element 23, das an einem zylindrischen Teil 23D von
einem Rundloch 22A eines Lagers 22 so gestützt wird,
dass es sich frei drehen kann, ist so in Eingriff mit dem Betätigungsstab 21, dass
die beiden Teile die gleiche Drehbewegung gemeinsam ausführen.
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Der
Betätigungsstab 21 hat
einen Rundsäulenteil 21C unterhalb
des mehreckig-kugelförmigen Teils 21B,
wobei der Durchmesser des Rundsäulenteils 21C kleiner
als der des mehreckig-kugelförmigen
Teils 21B ist. Unter dem Rundsäulenteil 21C ist ein
Schiebeteil 21D vorgesehen, dessen Durchmesser größer als
der des Rundsäulenteils 21C und
kleiner als der eines Kreises ist, der in der mehreckigen Öffnung 23C des
Dreh-Elements 23 einbeschrieben ist. Eine Ring-Unterlegscheibe 4 befindet
sich zwischen der Oberseite des Schiebeteils 21D und einer Mittelring-Plattform 23B des
Dreh-Elements 23.
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Der
mehreckig-kugelförmige
Teil 21B hat in der horizontalen Schnittansicht eine mehreckige Form,
die aus sechs Ebenen besteht, die so angeordnet sind, dass sie senkrecht
auf der Radialrichtung stehen, wie in 2 gezeigt.
Jede der sechs Ebenen ist in Axialrichtung auf eine bestimmte Krümmung gekrümmt, was
aus der Schnittansicht in 1 ersichtlich
ist.
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Die
Unterlegscheibe 4 berührt
an der Oberseite die Mittelring-Plattform 23B des Dreh-Elements 23 so,
dass sich der Betätigungsstab 21 nicht
weiter aufwärts
bewegt, während
eine Abwärtsbewegung zugelassen
wird.
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Eine
Kontaktplatte 5, die an der Oberfläche einer ebenen Bodenfläche 23E des
Dreh-Elements 23 vorgesehen
ist, nimmt die elastische Berührung von
aus einem Träger 6 herausragenden
Gleitkontakten 7A, 7B, 7C auf. In der
Mitte des Trägers 6 sind feste
Kontaktstellen 8A, 8B vorgesehen.
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Auf
den festen Kontaktstellen 8A, 8B sind eine elastische
bewegliche Kontaktplatte 9 mit gewölbter Form und ein Antriebselement 10 so
vorgesehen, dass sie einen Druckschalter bilden. Der Schiebeteil 21D des
Betätigungsstabs 21 berührt die Oberseite
des Antriebselements 10. Die Unterseite des Schiebeteils 21D des
Betätigungsstabs 21 hat eine
gewölbte
Form, die im Wesentlichen den gleichen Mittelpunkt wie der mehreckig-kugelförmige Teil 21B hat.
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Der
Betätigungsstab 21 wird
von der beweglichen Kontaktplatte 9 mit gewölbter Form
stets nach oben gedrückt,
sodass die Oberseite der Unterlegscheibe 4, die an dem Rundsäulenteil 21C angeordnet
ist, der sich im unteren Teil des Betätigungsstabs 21 befindet,
die Mittelring-Plattform 23B des Dreh-Elements 23 elastisch
berührt.
Dadurch wird der Betätigungsstab 21 in
einer aufrechten oder Mittelstellung gehalten.
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An
der Unterseite eines Metallrahmens 11, der das Lager 22 mit
dem Träger 6 verbindet,
ist ein Befestigungsfuß 11A vorgesehen,
um die Montage des Bauelements auf eine Leiterplatte eines elektronischen
Geräts
zu erleichtern.
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In
einem wie vorstehend gestalteten Drehgeber mit Druckschalter versetzt
eine Drehbewegung, die dem Betätigungsstab 21 verliehen
wird, das in den Betätigungsstab 21 eingreifende
Dreh-Element 23 in Drehung, sodass sie die gleiche Drehbewegung gemeinsam
ausführen,
und die Gleitkontakte 7A, 7B, 7C gleiten über die
an dem Dreh-Element 23 angeordnete Kontaktplatte 5.
Dadurch werden Geber-Ausgangssignale erzeugt. Durch Schieben des Betätigungsstabs 21 nach
unten wird die gewölbte bewegliche
Kontaktplatte 9 von dem Antriebselement 10, das
so angeordnet ist, dass es den Schiebeteil 21D des Betätigungsstabs 21 berührt, nach
unten gedrückt.
Das führt
zu einem Einschaltzustand zwischen den auf dem Träger 6 angeordneten
festen Kontaktstellen 8A und 8B. Sobald die auf
den Betätigungsstab 1 einwirkende
Schiebekraft nicht mehr aufgebracht wird, stellt die bewegliche
Kontaktplatte 9 ihre gewölbte Ausgangsform wieder her,
es entsteht ein Ausschaltzustand, und der Betätigungsstab 21 kehrt
in seine Ausgangsposition vor Aufbringung der Schiebekraft zurück.
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Dadurch,
dass, wie in 3 gezeigt, der Durchmesser des
Betätigungsabschnitts 21A des Betätigungsstabs 21 größer als
der des Rundlochs 22A des Lagers 22 gestaltet
wird, wird der Einschiebehub des Betätigungsstabs 21 begrenzt
und der Druckschalter wird davor geschützt, dass er einen zu hohen
Druck hat.
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Wenn,
wie in 4 gezeigt, auf den Betätigungsstab 21 eine
Kippkraft ausgeübt
wird, neigt sich der Betätigungsstab 21 entsprechend,
ohne dass es zu Problemen kommt, wobei der Mittelpunkt des mehreckig-kugelförmigen Teils 21B den
Mittelpunkt der Bewegung bildet.
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Auch
wenn der Betätigungsstab 21 in
einer geneigten Position ist, bleibt der Zustand des Eingriffs des
mehreckig-kugelförmigen
Teils 21B in die mehreckige Öffnung 23C des Dreh- Elements 23 hinsichtlich
der horizontalen Richtung unverändert.
Daher kann das Dreh-Element 23 den Betätigungsstab 21 gleichmäßig begleiten,
sodass sie gemeinsam eine Drehbewegung ausführen.
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Da
der Schiebeteil 21D des Betätigungsstabs 21 eine
gewölbte
Form hat, deren Mittelpunkt im Wesentlichen mit dem Mittelpunkt
des mehreckig-kugelförmigen
Teils 21B übereinstimmt,
und die Oberseite des Antriebselements 10, die die konvexe Fläche des
Schiebeteils 21D berührt,
eben ist, befindet sich die Stelle, an der die Oberseite des Antriebselements 10 den
Schiebeteil 21D berührt,
stets in der Mitte des Antriebselements 10. Das bedeutet, dass
der Betätigungsstab 21 ungeachtet
dessen, ob er geneigt ist oder nicht, reibungslos arbeitet und der Druckschalter
in jeder Stellung funktionsbereit ist.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist zwar eine Unterlegscheibe 4 zwischen dem Schiebeteil 21D des
Betätigungsstabs 21 und
dem Dreh-Element 23 vorgesehen, um zu vermeiden, dass der
Betätigungsstab 21 herausgezogen
wird, aber die Unterlegscheibe 4 kann dadurch entfallen,
dass der Durchmesser des Schiebeteils 21D größer als
der des mehreckig-kugelförmigen Teils 21B gestaltet wird.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist zwar ein Antriebselement 10 zwischen dem Schiebeteil 21D des
Betätigungsstabs 21 und
der gewölbten beweglichen
Kontaktplatte 9 vorgesehen, aber das Antriebselement 10 kann
dadurch entfallen, dass der Schiebeteil 21D so angeordnet
wird, dass er direkt auf die gewölbte
bewegliche Kontaktplatte 9 drückt.
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Wie
vorstehend beschrieben, ermöglicht
ein erfindungsgemäßer Drehgeber
(das elektronische Bauelement mit Drehbetätigung) eine gleichmäßige Betätigung hinsichtlich
der Dreh- und Schiebebewegungen auch dann, wenn der Betätigungsstab
etwas schräg
positioniert wird.
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Nachstehend
wird ein elektronisches Gerät, in
das der Drehgeber eingebaut ist, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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Der
Drehgeber wird dadurch in ein elektronisches Gerät eingebaut, dass er zunächst auf
eine Leiterplatte 14 des elektronischen Geräts montiert wird,
wobei die ersten Anschlüsse 7D und 7E, 7F (nicht
dargestellt), die zweiten Anschlüsse 8C und 8D (nicht
dargestellt) und der Befestigungsfuß 11A des Metallrahmens 11 verlötet werden,
ein Betätigungsknopf 12 mit
Rundsäulenform
an dem Betätigungsstab 21 angebracht
wird und dann die Leiterplatte 14 so in das elektronische
Gerät eingebaut
wird, dass der Betätigungsknopf 12 aus
der Öffnung 13B der Frontplatte 13 herausragt.
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Die Öffnung 13B der
Frontplatte 13 hat einen Durchmesser, der etwas größer als
der Außendurchmesser
des Betätigungsknopfs 12 ist.
Dadurch kann in einigen Fällen
der Betätigungsknopf 12 des
in das elektronische Gerät
eingebauten elektronischen Bauelements den Rand der Öffnung 13B berühren, wodurch
der Betätigungsstab 21 etwas
schräggestellt
wird. In diesen Fällen
neigt sich der Betätigungsstab 21 entsprechend
ohne größere Schwierigkeiten,
und der Betätigungsstab 21 funktioniert
in diesem Zustand einwandfrei so, dass er Dreh- und Schiebewegungen
ausführt.
Dadurch kann der Durchmesser der Öffnung 13B der Frontplatte 13 so verkleinert
werden, dass ein an dem Betätigungsstab 21 entstehender
Spalt verkleinert wird, und es kann ein kompaktes elektronisches
Gerät hoher
Qualität zur
Verfügung
gestellt werden.
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Ein
erfindungsgemäßes elektronisches
Bauelement mit Drehbetätigung
ermöglicht
eine gleichmäßige Betätigung auch
dann, wenn der Betätigungsstab
etwas schräggestellt
wird. Wenn das elektronische Bauelement mit Drehbetätigung in
einem elektronischen Gerät
verwendet wird, ist der Spalt in dem elektronischen Gerät zwischen
dem Betätigungsknopf
und der Öffnung
der Frontplatte für
den Knopf kleiner, und das geht nicht zu Lasten eines angenehmen
Betätigungsgefühls. Dadurch
können kompakte
elektronische Geräte
hoher Qualität
zur Verfügung
gestellt werden.