FI124328B - Kaksitoiminen säätöelin rannetietokoneelle tai vastaavalle ja menetelmä rannetietokoneen tai vastaavan päätelaitteen säätämiseksi - Google Patents

Description

Kaksitoiminen säätöelin rannetietokoneelle tai vastaavalle ja menetelmä rannetie-tokoneen tai vastaavan päätelaitteen säätämiseksi

Esillä oleva keksintö liittyy ainakin osin digitaalisen päätelaitteen säätämiseen. Erityisesti 5 keksintö koskee digitaalisten päätelaitteiden, kuten rannekellojen tai sykemittareiden, ohjainmekanismia ja säätömenetelmää, joilla laitetta voidaan säätää joko painamalla tai kiertämällä operoiden vain yhtä nuppia. Tarkemmin sanottuna esillä olevalle keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on lausuttu patenttivaatimusten 1 ja 20 tunnusmerkki osissa.

Digitaalisia tai ainakin osin digitaalisia päätelaitteita, kuten rannetietokoneita ja -kelloja, 10 sykemittareita, kompasseja ja GPS-vastaanottimia on perinteisesti ohjattu välineillä, joilla saadaan aikaan digitaalisia ohjaussignaaleita. Mainittujen laitteiden säätölaitteet sisältävät tavallisesti jonkinlaisen liikutettavan käyttörajapinnan, kuten nupin tai napin, johon on suoraan kytketty painokytkin tai johon on kytketty vivusto, jolla voidaan operoida useaa monivaiheista kytkintä. Erityisesti ylemmän hintaluokan laitteissa, joilla tavoitel-15 laan ehdotonta luotettavuutta, säätäminen on toteutettu laitteen julkisivussa olevalla nupilla, jolla operoidaan laitteen sisäpuolisia elimiä, joiden asentoa muuttamalla saadaan aikaan erilaisia kontaktipareja laitteen piirilevylle juotettujen kontaktinastojen avulla. Esimerkiksi julkaisusta US 6,203,190 B1 tunnetaan säätölaite, joka käsittää liikutettavan nupin, jota voidaan sekä painaa että kiertää. Julkaisun mukaisessa rakenteessa nupilla on 20 akseli, johon on kytketty hammaspyörä, joka on sovitettu operoimaan taivutettavaa kon-taktijalkaa, jonka avulla voidaan toteuttaa erilaisia läheisen piirilevyn kontaktipareja joko ^ liikuttamalla akselia pituussuunnassa tai kiertämällä sitä. Lisäksi tunnetaan optiikkaan ^ perustuvia säätölaitteita, o i 0 Tunnettuun tekniikkaan liittyy kuitenkin merkittäviä epäkohtia. Tunnetut luotettavat sää- 1 25 törakenteet ovat nimittäin erittäin hankalia valmistaa hienomekaanisten komponenttiensa,

CL

e) kuten kontaktijaikojen, vuoksi. Tavanomaiset säätöelinkonstruktiot sisältävät suuren m S määrän levytöinä valmistettavia peltiosia, joiden sovittaminen pieniin päätelaitteisiin, oo o kuten sukelluskelloihin, on työvoimaintensiivistä, mikä nostaa tuotteen kustannuksia.

CM

Lisäksi levyosat ovat tavallisesti hyvin ohuita ja taivuttavassa käytössä helposti väsyviä, 30 minkä vuoksi rakenteen luotettavuus kärsii. Optiset säätölaitteet ovat tarjonneet osittaisen 2 ratkaisun kustannuksiltaan epäedullisiin rakenteisiin, mutta optiset säätölaitteet eivät sovellu esimerkiksi sykemittarikäyttöön, koska ne kuluttavat paljon virtaa ja tarvitsevat siksi erillisen virtakytkimen. Kytkinten runsaslukuisuus johtaa siihen, että päätelaitteen rungosta tiivistäminen ei ole optimaalista.

5 Keksinnön tarkoituksena on ratkaista ainakin osa yllä mainituista ongelmista ja saada aikaan parannettu kaksitoiminen säätöelin ja säätömenetelmä rannetietokoneelle tai vastaavalle.

Keksinnön mukainen kaksiakselinen säätöelin käsittää nupin, joka on liikutettavissa aksi-aali- ja radiaalisuunnassa päätelaitteen runkoon nähden ja ainakin osin tämän ulkopuolelle) la, ja reaktiotangon, joka yhdistyy nuppiin tämän aksiaalisuunnassa samansuuntaisesti siten, että reaktiotanko on sovitettu välittämään nupin liikkeet rungon sisäpuolelle. Säätöelin käsittää lisäksi kytkimiä, jotka ovat kiinteästi sovitettuja päätelaitteen rungon sisäpuolelle ja joista ainakin yksi, aksiaalikytkin, on sovitettu kytkeytymään nupin aksiaali-liikkeestä ja ainakin toinen, radiaalikytkin, on sovitettu kytkeytymään nupin radiaaliliik-15 keestä. Aksiaalikytkin on painokytkin, jolla on painike, joka on sovitettu kytkeytymään nupin aksiaalisuunnassa Säätöelimeen kuuluu myös ainakin osin rungon sisäpuolinen luisti, joka yhdistyy reaktiotankoon siten, että luisti on sovitettu välittämään reaktiotangon aksiaaliliikkeen aksiaalikytkimelle. Luistin ympärille on sovitettu rungon sisäpuolinen hammaspyörä siten, että hammaspyörä on sovitettu välittämään reaktiotango luistille 20 välittämän radiaaliliikkeen radiaalikytkimelle.

Tarkemmin sanottuna keksinnön mukaiselle säätöelimelle on tunnusomaista se, mitä on 'fr lausuttu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

δ

CvJ

g Keksinnön mukaisessa säätömenetelmässä rannetietokoneen tai vastaavan päätelaitteen g säätämiseksi kierretään päätelaitteen ulkopuolista nuppia arvojen selaamiseksi, jotka ar- x 25 vot esitetään päätelaitteen digitaalisella näytöllä, ja välitetään nupin kiertoliike mekaani-

CL

sesti päätelaitteen sisäpuoliselle vipukytkimelle poikkeuttamalla tämän kampea nuppiin K yhdistyvän aksiaalisen elimen säteittäisellä kynnellä. Menetelmässä painetaan myös nup- 00 o pia sisäänpäin halutun arvon valitsemiseksi ja välitetään nupin painamisliike mekaanises- c\j ti päätelaitteen sisäpuoliselle painokytkimelle poikkeuttamalla tätä nuppiin yhdistyvällä 30 aksiaalisella elimellä.

3

Tarkemmin sanottuna keksinnön mukaiselle säätömenetelmälle on tunnusomaista se, mitä on lausuttu patenttivaatimuksen 20 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan merkittäviä etuja. Keksinnön mukainen säätöelin on nimittäin helppoja nopea koota, koska rakenne ei edellytä hienomekaanisten levyosien käyt-5 töä. Säätöelimen luistin ja tämän ympärille liukumuotosovitteella sovitetun hammaspyörän ansiosta säätöelimen nupilla voidaan saada aikaan säätöjä aksiaali- ja radiaalisuunnis-sa, jolloin päätelaitteen säätö on helppoa ja monipuolista vain yhdellä säätöelimellä. Keksinnön mukaisen säätöelimen osien vähälukuisuuden vuoksi konstruktio on vieläpä erittäin robusti eikä osiin ei kohdistu tunnetun tekniikan ohuiden peltiosien tavoin taivut-10 tavaa väsyttävää kulutusta. Mekaanisen rakenteensa ansiosta säätöelimellä ei ole virran lepokulutusta, mikä on merkittävä etu optisiin säätöelimiin verrattuna. Keksinnön mukaisessa rakenteessa ei myöskään tarvita erillistä kytkintä säätöelimen päällekytkemiseksi. Lisäksi kukin osa voidaan valmistaa suurille valmistuserille soveltuvilla menetelmillä.

Keksinnön erään sovellusmuodon mukaan säätöelimellä voidaan ohjata pelkästään yhtä 15 kytkintä kerrallaan, j olioin säätöelimen nuppia painaessa ei ole mahdollista aiheuttaa tahattomia kiertoliikkeeseen perustuvia säätöjä.

Erään sovellusmuodon mukaan säätöelimen kytkimet on pintaladottu piirilevylle, jolloin suuri osa säätöelimen kokoonpanosta voidaan automatisoida, mikä johtaa kustannussäästöihin perinteiseen työvoimaintensiiviseen kokoonpanoon nähden.

20 Erään sovellusmuodon mukaan säätöelin käsittää päätelaitteen runkoon kiinnitettävän näppäinrungon, jolla on tiivistysolake ja -laippa sekä näihin asennetut tiivistysrenkaat, o joiden ansiosta rakenteesta voidaan tehdä erittäin tiivis, jolloin päätelaitetta voidaan käyt- g tää esimerkiksi syvällä veden alla taikka muutoin kosteissa olosuhteissa, oo ° Seuraavaksi keksinnön sovellutusmuotoja tarkastellaan yksityiskohtaisemmin viittaamal-

X

£ 25 la oheisiin piirustuksiin.

o m

Kuviossa 1 on esitetty leikattu kokoonpanokuvanto keksinnön mukaisesta säätöelimestä.

oo o o 00 Kuviossa 2 on esitetty räjäytyskuvanto keksinnön mukaisesta säätöelimestä pois lukien kytkimet.

4

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön mukainen säätöelin, joka on asennettu auki leikattuun kelloon.

Kuviossa 4 on esitetty kuvion 3 mukainen säätöelin auki leikatun kellon kääntöpuolelta.

Kuten kuviosta 1 käy ilmi, keksinnön mukainen säätöelin 50 on sovitettu säätämään ai-5 nakin osin digitaalista päätelaitetta. Päätelaite voi olla esimerkiksi rannekello tai - tietokone taikka kompassi. Säädettävä päätelaite on ainakin osittain digitaalinen, sillä sen säätämiseen käytettävät kytkimet 22 ja 24 ovat tavanomaisia digitaalisissa laitteissa käytettäviä kytkimiä, jotka on asennettu piirilevylle 21. Kytkimien 22 ja 24 aikaansaatuja signaaleita voidaan käyttää ohjaamaan täysin digitaalista laitetta tai niitä voidaan käyttää 10 ohjaamaan mekaanista liikettä tuottavia välineitä, kuten aktuaattoreita. Päätelaitteella on joka tapauksessa runko 20, jonka sisäpuolelle kytkimet 22 ja 24 on asennettu. Rungossa 20 on aukko, j ohon on edullisesti kierrettävä takalevy (ei kuvattu) ja jonka kautta päätelaitteen piirilevy komponentteineen ja muut osat voidaan koota ja jonka aukon kautta päätelaitteen paristo tai akku voidaan vaihtaa. Takalevyssä on ura, johon on asennettu 15 riivisterengas (ei kuvattu), joka tiivistää takalevyn aukon. Rungon sisäpuoliset kytkimet 22 ja 24 on edullisesti pintaladottu piirilevylle 21, jolloin kokoonpano on nopeaa ja helposti automatisoitaessa riittävällä paikoitustarkkuudella. Yleisesti ottaen kytkimet 22 ja 24 ovat asennostaan riippuen joko johtavassa tai ei johtavassa tilassa. Edelleen, kytkimillä tarkoitetaan tässä hakemuksessa mm. sellaisia toimielimiä, jotka kykenevät muutta-20 maan mekaanisen liikkeen sähköiseksi signaaliksi, tyypillisesti yksittäiseksi pulssiksi tai jännitetason muutokseksi.

Päätelaitteen runkoon 20 on valmistettu kierteitetty läpireikä säätöelimen 50 osia varten, o cvJ jolloin rungon 20 sisäpuolisia kytkimiä 22 ja 24 voidaan operoida rungon 20 ulkopuolet- i

LO

cp ta. Rungon 20 läpireikään on kierretty näppäinrunko 11, jolla on luonnollisesti vastaaval- oo o 25 la kierteellä varustettu osuus. Näppäinrunko 11 on säätöelimen 50 osa, joka on kiinnitetty £ tiiviisti päätelaitteen runkoon 20 ja jonka tehtävänä on yhdistää säätöelin 50 päätelaittee- seen ja tiivistää näiden välinen sovite sekä suhteuttaa säätöliikkeet päätelaitteen runkoon c\i g 20. Näppäinrungossa 11 on läpireikä, johon on sovitettu reaktiotanko 18 liukusovitteella o ° tai väljällä liukusovitteella, jolloin reaktiotanko 18 on liikutettavissa näppäinrungon 11 30 läpireiässä. Reaktiotanko 18 ulottuu päätelaitteen rungon 20 ulkopuolelta tämän läpi sisäpuolelle asti ja sen tehtävänä on välittää rungon 20 ulkopuoliset säätöliikkeet rungon 5 20 sisäpuolelle. Tässä yhteydessä sisä- ja ulkopuolisella viitataan vastaavasti rungon 20 sisä- ja ulkopuolisiin suuntiin. Reaktiotangon 18 ulkopuoliseen päätyyn on kiinnitetty kiinteästi nuppi 10,joka toimii säätöelimen 50 käyttäjärajapintana. Nuppi 10 on edullisesti sylinterimäinen j a pyälletty tai muuten uritettu teräsosa, josta kääntämällä tai jota 5 painamalla käyttäjä voi helposti ohjata päätelaitetta. Nupin 10 fyysiset ulottuvuudet ovat tyypillisesti sellaiset, että se soveltuu pyöritettäväksi käyttäjän sormien päiden välissä. Sylinterimäiset reaktiotanko 18 ja nuppi 10 ovat samanakseliset. Nuppi 10 jareaktiotan-ko 18 voivat vaihtoehtoisesti olla myös integroidut yhdeksi ja samaksi osaksi (kuvio 2) esimerkiksi sorvaten tankoautomaatilla. Nupin 10 ja reaktiotangon 18 kiinteän kytköksen 10 ansiosta rungon 20 ulkopuolella tehtävät liikkeet voidaan välittää välityksellä päätelaitteen sisään. Reaktiotangon 18 halkaisija on tavallisesti pienempi kuin nupin 10 ulkohal-kaisija, jotta nuppi 10 on painettavissa pohjaan näppäinrungon 11 vasteolaketta vasten, mitä käsitellään tarkemmin jäljempänä.

Kuten sanottu, nuppi 10 on sylinterimäinen ja sen ulkovaipassa on edullisesti pyällys kit-15 kan parantamiseksi nuppia 10 kierrettäessä. Nupin 10 päätelaitteen puoleiseen päätyyn on valmistettu rengasmainen ura reaktiotangon 18 ympärille. Toisin sanottuna, reaktiotanko 18 on kiinnitetty keskelle nupin 10 reaktiotangon 18 poikkileikkausprofiilia suuremman reiän pohjaa. Nupin 10 rengasmainen ura on mitoitettu niin, että painettaessa nuppia 10 sisäänpäin näppäinrungon 11 ulkopuolisin kaulusmainen osuus jää nupin 10 ja 20 reaktiotangon 18 väliin. Näppäinrungossa 11 on vasteolake, joka toimii mekaanisena ra-joittimena nupille 10 siten, että kun nappi 10 on sisäänpainettuna, sen sisäpinta pohjaa näppäinrungon 11 vasteolakkeeseen. Sama vasteolake toimii tiivistyslaippana. Näppäin-^ tungon 11 tiivistyslaipan ja rungon 20 väliin jää rako, johon on asennettu tiivistysrengas 17. Tiivistyslaippa on rungon 20 vastaavan ulkopinnan kanssa oleellisesti yhdensuuntai- i o 25 nen, minkä ansiosta tiivisty srengas 17 puristuu pintoja vasten tasaisesti, kun näppäinrun- o ko 11 kierretään kiinni runkoon 20. Oleellisesti yhdensuuntaisella tarkoitetaan sitä, että e kierrettäessä näppäinrunkoa 11 runkoon 20 niiden vastakkaiset pinnat ovat niin yhdenee suuntaiset, ettei tiivisty srengas 17 veny alkuperäismittaansa pidemmäksi.

m c\j CD

§ Näppäinrunkoon 11 on valmistettu myös tiivistysolake, joka on näppäinrungon 11 nupin o 00 30 10 puoleisella sivulla kohtisuorassa reaktiotankoon 18 nähden. Tällöin näppäinrungon 11 ja reaktiotangon 18 välistä liukusovitetta lukuun ottamatta osien välissä on rako tiivistys- 6 tä ja jousitusta varten. Tiivistysolaketta vasten on asennettu reaktiotangon 18 ympärille ainakin yksi, edullisesti kaksi, tiivistysrengasta 16. Tiivistysrenkaat 16 ovat edullisesti kumisia O-renkaita, jotka tiivistävät reaktiotangon 18 ja näppäinrungon 11 läpireiän välisen liukusovitteen, jolloin päätelaitteeseen ei pääse kosteutta sovitteen kautta. Samaan 5 rakoon on asennettu jousi 14, jonka sisäpuolinen pää on vasten tiivistysrenkaita 16 ja jonka ulkopuolinen pää on vasten nupin 10 reaktiotankoa 18 ympäröivän uran pohjaa. Jousen 14 kumpaankin päähän on asennettu ainakin yksi liukualuslevy 15, jonka tehtävänä on toimia liukupintana nuppia 10 käännettäessä. Liukualuslevyt 15 ovat edullisesti terästä tai jotain muuta kulutusta kestävää materiaalia. Näin ollen nuppi 10 on jousitettu 10 päätelaitteen runkoon 20 tähän kiinnitetyn näppäinrungon 20 ja jousen 14 välityksellä, jolloin nuppi 10 on tehty palautuvaksi sisäänpäin painettaessa.

Reaktiotangon 18 sisäpuoliseen päähän on kiinnitetty luisti 12. Erään sovellusmuodon mukaan reaktiotangon 18 sisäpuoliseen päähän on valmistettu kierteitetty reikä, johon vastaavalla kierteellä varustettu luisti 12 on kierretty. Toisen sovellusmuodon mukaan 15 reaktiotangon 18 ja luistin välinen liitos on toteutettu tappiliitoksella. Keksinnön mukaan liitos on joka tapauksessa kiinteä, minkä johdosta nuppiin 10 kohdistetut säätöliikkeet on sovitettu välittymään reaktiotangon 18 kautta luistille 12. Yleisesti ottaen luistilla 12 tarkoitetaan tässä hakemuksessa reaktiotangon 18 tai nupin 10 aksiaalista uloketta, joka on kiinteästi reaktiotangossa 18 tai nupissa 10 taikka erillinen kiinnitetty osa, joka on sovi-20 tettu kytkeytymään rungon 20 sisäpuoliseen kytkimeen, kuten on kuvattu jäljempänä.

Luistin 12 rungon 20 sisäpuolinen osuus on mitoitettu siten, että se on ainakin osin halkaisijaltaan suurempi kuin näppäinrungon 18 läpireikä, jolloin luisti 12 pysyy rungon 20 "t sisäpuolella jousen 14 jousivoiman pakottaessa reaktiotankoa 18 ulos näppäinrungon 11 ° läpireiästä. Näin ollen jousen 14 jousivoima työntää nuppia 10 ulospäin rungosta 20, o 25 minkä luistin 12 näppäinrungon 11 läpireikää suurempi halkaisija estää. Tämän ansiosta o nuppiin 10 muodostuu lineaarinen käyttövaste, mikä lisää käyttömukavuutta.

X

X

Kuten sanottu, nuppi 10 on sovitettu painettavaksi sisäänpäin kohti päätelaitteen runkoa o (¾ 20. Tässä yhteydessä nupin 10 painamisen suuntaista, eli reaktiotangon 18 pituusakselin co o suuntaista, liikettä kutsutaan aksiaaliliikkeeksi, joka tapahtuu siis aksiaalisuuntaan. Kek- o 00 30 sinnön mukaan nupin 10 aksiaaliliike välitetään reaktiotangon 18 kautta luistille 12, joka välittää liikkeen päätelaitteen rungon 20 sisäpuoliselle painokytkimelle 22, jota kutsutaan 7 tässä yhteydessä aksiaalikytkimeksi. Aksiaalikytkin 22 on edullisesti elektroniikkateollisuuden peruskytkinkomponentti, joka kiinnitetty pintaladontamenetelmällä piirilevyyn 21, joka on kytketty kiinteästi runkoon 20. Keksinnön mukainen säätöelin varustetaan edullisesti varsin ohuella aksiaalikytkimellä 22, jolloin se mahtuu piirilevylle ladottuna 5 litteänkin päätelaitteen sisään. Tyypillinen paksuus aksiaalikytkimelle 22 on 1 ... 2mm ja sen muut sivut ovat pituudeltaan noin 4 ... 5 mm. Aksiaalikytkin 22 on edullisesti myös herkkätoiminen, jotta käyttäjän on helppo esimerkiksi valita selaamansa arvo kiertämättä nuppia 10, ja helposti liitettävissä piirilevylle 21, jolloin sen kokoonpano ja juottaminen on automatisoitavissa. Kytkimen herkkätoimisuus on määritettävissä aksiaalikytkimen 22 10 painonapin 23 kytkeytymisenasentoon johtavaan poikkeuttamiseen tarvittavan voiman suuruudella, jonka tulisi edullisesti olla noin 1 ... 3 N, edullisesti noin 1,5 ... 2 N. Vastaavasti aksiaalikytkin 22 on liitettävyydeltään sellainen, että siinä on mahdollisimman vähän piirilevylle 21 juotettavia ja paikoitettavia jalkoja, joita on edullisesti korkeintaan kaksi. Näin ollen aksiaalikytkimen 22 liittäminen piirilevyyn 21 on helppo automatisoida 15 ja kokoonpano voidaan suorittaa robotisoituna pintaladontana, joka on erityisen edullista suurilla tuotantomäärillä. Kuten sanottu, aksiaalikytkin 22 on tyypiltään elektroniikkateollisuudessa laajalti käytetty painokytkin, jollaisia esiintyy esimerkiksi digitaalikameroissa ja matkapuhelimissa. Kuvatun kaltainen aksiaalikytkin 22 voi olla esimerkiksi ALPS SPEE120100-mallinen elektroniikkakomponentti.

20 Piirilevy 21 ja tähän kytketty aksiaalikytkin 22 on sovitettu runkoon 20 nähden niin, että painonappi 23 on yhdensuuntainen luistin 12 liikeradan kanssa ja että nupin 10 aksiaali-liikkeen ääripituus riittää operoimaan painonappia 23. Aksiaalikytkin 22 voi olla kak-^ siasentoinen, jolloin se on joko päällä tai pois päältä, tai siinä voi olla monta, esimerkiksi ° neljä, peräkkäistä aksiaalista asentoa. Erään edullisen suoritusmuodon mukaan aksiaali- o 25 kytkin 22 on kolmeasentoinen siten, että kolmesta asennosta vain kahta käytetään. Kol- o measentoisen kytkimen käyttö kaksiasentoisena on edullista sellaisissa laitteen käyt- c töympäristöissä, joissa nuppiin 10 voi kohdistua mahdollisen voimakkaita iskuja. Päätetä laitteelle voi aiheutua voimakkaita iskuja esimerkiksi laitteen iskeytyessä maahan pu- LT3 S toamisen vuoksi. Tällaisten iskujen johdosta kytkin 22 ei saa kuitenkaan pohjata, koska oo o 30 se tällöin se saattaisi irrota juotoksistaan. Niinpä säätöelin 50 on erään sovellusmuodon mukaan varustettu riittävän pitkän liikematkan aksiaalikytkimellä 22, jolla on ei johtava tila, sekä kaksi johtavaa tilaa riippuen siitä, kuinka syvälle nuppia 10 painetaan. Sovel- 8 lusmuodon mukaan käytetään vain ensimmäistä kytkeytymistä ja loppu liikematka on varattu turva-alueeksi toleranssivaihtelulle, jolla varmistetaan ettei aksiaalikytkin 22 pääse pohjaamaan missään olosuhteissa. Eräs toinen vaihtoehto on varustaa luistin 12 ja ak-siaalikytkimen 22 välinen tila elastisella muovityynyllä, joka toimii iskunvaimentimena.

5 Tämä rakenne ei olisi kuitenkaan edelliseen suoritusmuotoon verrattuna yhtä robusti suuremman osamäärän johdosta eikä näin yhtä toimintavarma.

Luistin 12 rungon 20 sisäpuolisen osan ympärille on sovitettu hammaspyörä 13. Keksinnön mukainen hammaspyörä 13 voi olla muun muassa rengasmaista kappaletta, jolla on sisäreikä sekä joukko ulkoreunasta ulkonevia säteittäisiä siipiä taikka sakarakytkintä 10 muistuttava hammasratas. Kuten kuviosta 2 käy ilmi, luistin 12 ja tähän kytketyn hammaspyörän 13 välillä vallitsee muotosovite. Edullisesti luistin 12 rungon 20 sisäpuolinen osuus on muotoiltu poikkileikkaukseltaan kulmiomaiseksi, jolloin vastaava muoto esiintyy hammaspyörän 13 keskellä olevassa läpireiässä. Luistin 12 ja hammaspyörän 13 välinen sovite on lisäksi mitoitettu liukusovitteeksi, minkä ansiosta luisti 12 on sovitettu 15 liukumaan hammaspyörän 13 reiässä aksiaaliliikkeensä aikana. Toisin sanoen, luistin 12 ja hammaspyörän välillä vallitsee liukumuotosovite, jonka ansiosta kappaleiden välillä voi tapahtua liukua reaktiotangon 18 pituussuunnassa mutta ei sen kiertosuunnassa, jolloin luisti 12 voi joko liukua hammaspyörän 13 reiässä tai kääntää hammaspyörää 13. Kuten kuvioista 3 ja 4 käy ilmi, rungon 20 sisään on sovitettu yksi tai useampi pidätin-20 kynsi 27, joka painaa hammaspyörää 13 näppäinrungon 20 sisäpintaa vasten. Pidätinkyn-si 27 voi olla esimerkiksi osa piirilevyn 21 tukirakennetta, kuten on esitetty kuvioiden 3 ja 4 sovellusmuodoissa. Pidätinkynsi 27 varmistaa, että hammaspyörä 13 pysyy paikoil-^ laan siten, että kynsi on hammaspyörän 13 tasopintaa vasten. Vaihtoehtoisesti hammas- pyörä 13 on edullisesti varustettu rengasmaisella uralla, johon pidätinkynsi 27 voi tukeu-o 25 tua luiskahtamatta pois hammaspyörän 13 sisäpinnalta (ei kuvattu). Keksinnön mukai- o sella säätöelimellä 50 voidaan siis tehdä kerrallaan joko paino- tai kiertoliikkeitä, mikä e on erityisen edullista silloin, kun nupin 10 kiertoliikettä käytetään selaamaan arvoja, joten ka valitaan nupin 10 painoliikkeellä. Pidätinkynsi siis varmentaa, että säätöliikkeet on

LO

S tehtävissä erikseen, oo o o ^ 30 Liukusovite on otettava huomioon luistin 12 ja hammaspyörän 13 materiaalivalinnassa.

Edullisesti luisti 12 on valmistettu teräksestä ja hammaspyörä 13 polymeeristä, kuten po- 9 lyasetaalista. Kuten sanottu, keksinnön mukainen nuppi 10 on sovitettu liikutettavaksi myös kiertosuunnassa. Tässä yhteydessä nupin 10 kiertoliikettä, eli reaktiotangon 18 pituusakselin ympäri tapahtuvaa kiertoliikettä, kutsutaan radiaaliliikkeeksi, joka tapahtuu siis radiaalisiiuntaan. Nuppia 10 kierrettäessä radiaalisuuntaan kiertoliike välittyy reak-5 tiotangon 18 välityksellä tähän kiinteästi kytkettyyn luistiin 12. Kiertoliikkeen vuoksi myös luistin 12 ja näppäinrungon 11 sisäpinnan välinen rajapinta on varustettu liikettä edistävällä ja kulutusta vähentävällä liukualuslevyllä 15. Luistin 12 ja hammaspyörän 13 välisen muotosovitteen ansiosta radiaaliliike välittyy hammaspyörälle 13, jolloin tämä on sovitettu pyörimään kiinteästi nupin 10 mukana.

10 Hammaspyörä 13 välittää nupin 10 radiaaliliikkeen rungon 20 sisäpuoliselle kytkimelle 24, jota kutsutaan tässä yhteydessä radiaalikytkimeksi, hammaspyörän 13 hampaan työntämällä kytkimen 24 kampea 25 kytkentäasentoon. Radiaalikytkin 24 on edullisesti elektroniikan peruskomponenttina tunnettu vipukytkin, joka on pintaladottu piirilevylle 21 siten, että sen kampi 25 on sovitettu hammaspyörän 13 hampaiden liikeradalle. Samoin 15 radiaalikytkimen 24 sijainti rungon 20 sisällä on mitoitettu niin, että hammaspyörän 13 liikkeen ulottuvuus riittää kytkemään radiaalikytkimen 24 päälle. Radiaalikytkimen 24 asema hammaspyörään 13 nähden on mitoitettu niin, että kytkentä molempiin suuntiin on varma, mutta itse kampi 25 ei saa liikkua rajoittimeen asti, koska muutoin aiheutuisi ylimääräistä kulumista kämmen 25 ja hammaspyörän 13 välille. Tämä tuntuisi myös käyttä-20 jälle sormissa pyöritettäessä. Erään sovellusmuodon mukaan radiaalikytkintä 24 voidaan operoida kumpaankin suuntaan, eli päätelaitetta voidaan säätää kääntämällä nuppia 10 sekä myötä- että vastapäivään. Kuten aksiaalikytkin 22, radiaalikytkin 24 on edullisesti τί varsin ohut, jolloin se mahtuu piirilevylle ladottuna litteänkin päätelaitteen sisään. Tyy- c3 pillinen paksuus radiaalikytkimelle 24 on 1 ... 2mm ja sen muut sivut ovat pituudeltaan i o 25 noin 4...5 mm. Radiaalikytkin 24 on edullisesti myös herkkätoiminen, jotta käyttäjän o on helppo esimerkiksi selata arvoja kiertämättä nuppia 10, ja helposti liitettävissä piirile- | vylle 21, jolloin sen kokoonpano ja juottaminen on automatisoitavissa. Kytkimen herkkä- cn toimisuus on määritettävissä sen kämmen 25 kytkeytymisenasentoon johtavaan poikkeut- m S tamiseen tarvittavan voiman suuruudella, jonka tulisi olla korkeintaan noin 1 N, edulli- oo o 30 sesti korkeintaan noin 0,3 ... 0,4 N. Vastaavasti radiaalikytkin 24 on liitettävyydeltään sellainen, että siinä on mahdollisimman vähän piirilevylle 21 paikoitettavia jalkoja, joita on edullisesti korkeintaan kaksi. Näin ollen radiaalikytkimen 24 liittäminen piirilevyyn 10 21 on helppo automatisoida ja kokoonpano voidaan suorittaa robotisoituna pintaladonta-na, joka on erityisen edullista suurilla tuotantomäärillä. Kuten sanottu, radiaalikytkin 24 on tyypiltään elektroniikkateollisuudessa laajalti käytetty vipukytkin, jollaisia esiintyy esimerkiksi digitaalisissa videokameroissa ja kannettavissa audiosoittimissa. Kuvatun 5 kaltainen radiaalikytkin 24 voi olla esimerkiksi ALPS SSCM120100 -mallinen elektroniikkakomponentti. Yleisesti ottaen molemmat kytkimet sisältävät itsessään useita osia, mutta keksinnön mukaiseen käyttöön soveltuvat komponenttikytkimet ovat perinteisesti olleet erittäin luotettavia ja soveltuvat siksi yhdessä keksinnön mukaisen nupin 10 tähän kytkettyjen osien kanssa korvaamaan tavanomaiset hienomekaaniset konstruktiot.

10 Radiaalikytkin 24 on edullisesti sellainen, että se antaa kytkeytyessään vasteäänen, kuten naksauksen. Vasteäänitoiminto auttaa käyttäjää tiedostamaan myös äänellisesti, milloin nupin 10 kiertoliikkeellä tehty säätö on ollut menestyksekäs. Käytännön kannalta säätö-elin 50 suunnitellaan käytettäväksi päätelaitteen prosessorin kanssa siten, että päätelaitteen näytöllä tapahtuva tilan muutos tapahtuu silloin, kun radiaalikytkin 24 palaa ei-15 johtavaan tilaan, eli vapaaseen keskiasentoon. Tällöin saadaan ajoitettua kytkimen napsahdus näyttötilan muutoksen kanssa samanaikaiseksi, mikä on tärkeää käyttökokemuksen kannalta.

Keksinnön mukaisella konstruktiolla saadaan siis aikaan päätelaitteen säätöelin 50, jonka avulla päätelaitetta voidaan säätää nuppia 10 painamalla tai kiertämällä, eli säätöelin on 20 kaksitoiminen. Keksinnön mukainen säätölaite 50 voidaan toteuttaa myös siten, että säätölaitteen liikuteltava osuus tai osa siitä on integroitu yhdeksi komponentiksi. Nuppi 10 ja reaktiotanko 18 voivat nimittäin olla yhtä rakennetta, joka on valmistettu esimerkiksi 't g sorvaamalla teräsaihiota tai painevalamalla. Myös luisti 12 ja hammaspyörä 13 on voitu c\j ^ esimerkiksi valaa yhdeksi kiinteäksi osaksi. Tässä tapauksessa hammaspyörä 13 liikkuu cp ^ 25 luistin 12 mukana tämän liikkuessa aksiaalisesti. Vaihtoehtoisesti edellä mainittujen osi- o x en joku yhdistelmä, esimerkiksi reaktiotanko 18 ja luisti 12, voivat olla valmistetut yh-

CC

deksi osaksi. Erään sovellusmuodon mukaan nuppi 10, reaktiotanko 18, luisti 12 ja o ^3 hammaspyörä 13 ovat kaikki samaa kappaletta, joka on tuotettu esimerkiksi koneistamal- co o la tai tarkkuusvalamalla. Tällöin päätelaitteen runko 20 tehtävä sellaiseksi, että yhdistetty o 00 30 rakenne voidaan kokoonpanna päätelaitteeseen ja että runko 20 on tiivis. Vielä erään so vellusmuodon mukaan säätöelimessä 50 ei ole erillistä näppäinrunkoa 11, vaan säätöelin 11 50 kiinnitetään suoraan päätelaitteen runkoon 20. Näppäinrungottoman sovellusmuodon mukaan säätöelimen 50 integroitu osa 10, 12, 13, 18 on asennettu reikään, joka on valmistettu runkoon 20 taikka rungon 20 ja kierrettävän takalevyn (ei kuvattu) väliin, jolloin takalevyn tiiviste tiivistää myös integroidun osan 10, 12, 13, 18 runkoon 20.

5 Esimerkkinä säätöelimen 50 käytännön käyttötilanteesta on tapaus, jossa rannekellon tai sykemittarin painettavaa ja pyöritettävää nuppia 10 käytetään on herätysajan säätämiseksi. Esimerkissä halutut tunnit haetaan rullaamalla kiertämällä nuppia 10 radiaalisesti, jolloin tunti vaihtuu näytöllä aina kun hammaspyörän 13 poikkeuttaman radiaali kytki men 24 kampi 25 napsahtaa keski asentoon. Haluttu tunti kuitataan painamalla nuppia 10 aksi-10 aalisesti, jolloin aksiaalikytkimen 22 painonappi 23 poikkeutuu kytkeytymisasentoon luistin 12 painamana, mistä seuraa automaattinen siirtyminen minuuttivalintaan, jossa sama tehdään minuuteille.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä rannekellon rannetietokoneen tai vastaavan päätelaitteen säätämiseksi kierretään päätelaitteen ulkopuolista edellä kuvatun mukaista nup-15 pia 10, jolloin päätelaitteen digitaalisella näytöllä esitetyt säädettävät arvot muuttuvat nupin 10 pyörimien askelien mukaisesti. Kierrettäessä nuppia 10 tämän kiertoliike välitetään mekaanisesti päätelaitteen sisäpuoliselle vipukytkimelle 24, eli radiaalikytkimelle kuten on kuvattu edellä. Näin ollen menetelmän mukaan vipukytkintä 24 käytetään nupilla 10 poikkeuttamalla vipukytkimen 24 tämän kampea 25 nuppiin 10 yhdistyvän aksiaa-20 lisen elimen 18 säteittäisellä kynnellä, toisin sanoen nuppiin 10 yhdistyvän reaktiotangon 18 yhteyteen sovitetulla siivellä, kuten hammaspyörän 13 hampaalla. Kun haluttu arvo on saatu rullattua nuppia 10 kiertämällä, tämä arvo valitaan painamalla nuppia 10 sisään-g päin eli aksiaalisesti. Nupin 10 painamisliike välitetään mekaanisesti päätelaitteen sisä-

C\J

puoliselle painokytkimelle 22, eli aksiaalikytkimelle kuten yllä on kuvattu. Näin ollen cp 25 menetelmän mukaan painokytkintä 22 käytetään poikkeuttamalla tämän nappia 23 nup- x piin 10 yhdistyvällä aksiaalisella elimellä 18 tai tähän yhdistyvällä erillisellä vasaraosalla cc 12, eli luistilla kuten yllä on kuvattu. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan nupin 10 O) kiertoliike välitetään päätelaitteen sisäpuoliselle piirilevylle ladotulle vipukytkimenä 24 co o toimivalle elektroniikkakomponentille. Vastaavasti yhden sovellusmuodon mukaan nu- o 00 30 pin 10 painamisliike välitetään päätelaitteen sisäpuoliselle piirilevylle ladotulle painokyt- kimenä 22 toimivalle elektroniikkakomponentille.

12

Viitenumerolista_ 10 nuppi 11 näppäinmnko 12 luisti 13 hammaspyörä 14 jousi 15 liukualuslevy 16 tiivisterengas 17 tiivisterengas 18 reaktiotanko 20 runko 21 piirilevy 22 painokytkin 23 nappi 24 vipukytkin 25 kampi 27 pidätinkynsi 't δ c\j i m o i oo o

X

cc

CL

CD

m c\j co oo o o c\j

Claims (22)

13

1. Kaksitoiminen säätöelin (50) rannetietokoneelle tai vastaavalle Jolla on runko (20), joka säätöelin (50) käsittää: - nupin (10), joka on liikutettavissa aksiaali- ja radiaalisuunnassa päätelaitteen 5 runkoon (20) nähden j a ainakin osin tämän ulkopuolella, - reaktiotangon (18), joka yhdistyy nuppiin (10) tämän aksiaalisuunnassa samansuuntaisesti siten, että reaktiotanko (18) on sovitettu välittämään nupin (10) liikkeet rungon (20) sisäpuolelle, - kytkimiä (22, 24), jotka ovat kiinteästi sovitettuja rungon (20) sisäpuolelle, jois- 10 ta kytkimistä (22, 24) ainakin yksi, aksiaalikytkin (22), on sovitettu kytkeyty mään nupin (10) aksiaaliliikkeestä ja ainakin toinen, radiaalikytkin (24), on sovitettu kytkeytymään nupin (10) radiaaliliikkeestä, - luistin (12), joka on ainakin osin rungon (20) sisäpuolella ja joka yhdistyy reak-tiotankoon (18) siten, että luisti (12) on sovitettu välittämään reaktiotangon (18) 15 aksiaaliliikkeen aksiaalikytkimelle (22), sekä - hammaspyörän (13), joka on rungon (20) sisäpuolella ja joka on luistin (12) ympärillä siten, että hammaspyörä (13) on sovitettu välittämään reaktiotangon (18) luistille (12) välittämän radiaaliliikkeen radiaalikytkimelle (24), tunnettu siitä, että 20. runkoon (20) on sovitettu kiinteästi piirilevy (21), johon rakenteeltaan pintala- dottavaa tyyppiä olevat kytkimet (22, 24) on kytketty, ja että - aksiaalikytkin (22) on painokytkin, jolla on painike (23), joka on sovitettu kyt- ^ keytymään nupin (10) aksiaalisuunnassa. o cv

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätöelin (50), i g 25 tunnettu siitä, että g hammaspyörä (13) on sovitettu luistin (12) ympärille liukumuotosovitteella. CL

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen säätöelin (50), cv v ' co co tunnettu siitä, että o o cv aksiaalikytkin (22) on painokytkin, joka on elektroniikkakomponentti. 14

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen säätöelin (50), tunnettu siitä, että radiaalikytkin (24) on vipukytkin, jolla on kampi (25), joka on sovitettu kytkeytymään hammaspyörän (13) hampaan kanssa nupin (10) radiaaliliikkeen johdosta.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen säätöelin (50), tunnettu siitä, että radiaalikytkin (24) on kaksisuuntainen.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen säätöelin (50), tunnettu siitä, että 10 radiaalikytkin (24) on vipukytkin, joka on elektroniikkakomponentti.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen säätöelin (50), tunnettu siitä, että säätöelin (50) käsittää lisäksi näppäinrungon (11), jolla on reikä reaktiotankoa (18) varten ja joka on kytketty kiinteästi runkoon (20) siten, että näppäinrunko (11) on 15 sovitettu rungon (20) ja reaktiotangon (18) väliin niin, että näppäinrunko (11) on ainakin osittain rungon (20) ja nupin (10) välissä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen säätöelin (50), tunnettu siitä, että näppäinrungossa (11) on tiivistysolake reaktiotangon (18) reiän ympärillä siten, että 20 tiivistysolake on kokoonpanossa eri puolella näppäinrunkoa (11) kuin hammaspyö rä (13). 't δ

^ 9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen säätöelin (50), m ? tunnettu siitä, että CO ° näppäinrungossa (11) on kierreosuus, jonka avulla näppäinrunko (11) on kierrettä- X £ 25 vissä runkoon (20) ja joka on samanakselinen reaktiotankoreiän kanssa. en m

10. Patenttivaatimuksen 7, 8 tai 9 mukainen säätöelin (50), co § tunnettu siitä, että CVJ näppäinrungolla (11) on tiivistyslaippa, joka on rungon (20) ulkopinnan kanssa oleellisesti yhdensuuntainen. 15

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen säätöelin (50), tunnettu siitä, että säätöelin (50) käsittää tiivistysrenkaan (17), joka on sovitettu rungon (20) ja näp-päinrungon (11) tiivistyslaipan väliin.

12. Patenttivaatimuksen 8 mukainen säätöelin (50), tunnettu siitä, että säätöelin (50) käsittää jousen (14), joka on sovitettu reaktiotangon (18) ympärille näppäinrungon (11) tiivistysolakkeen ja nupin (10) väliin.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen säätöelin (50), 10 tunnettu siitä, että säätöelin (50) käsittää ainakin yhden tiivistysrenkaan (16), jo(t)ka on sovitettu tiivistysolakkeen ja jousen (14) väliin.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen säätöelin (50), tunnettu siitä, että 15 säätöelin (50) käsittää kaksi tiivistysrengasta (16), jotka on sovitettu tiivistysolak keen ja jousen (14) väliin.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 7-14 mukainen säätöelin (50), tunnettu siitä, että säätöelin (50) käsittää liukualuslevyn (15), joka on sovitettu luistin (12) ja näppäin-20 rungon (11) vastakkaisten pintojen väliin.

^ 16. Jonkin patenttivaatimuksen 13 - 14 mukainen säätöelin (50), o ^ tunnettu siitä, että m ° säätöelin (50) käsittää liukualuslevyn (15), joka on sovitettu ulommaisimman tiivis- oo ° tysrenkaan (16) ja jousen (14) väliin. X X CL jj, 25

17. Jonkin patenttivaatimuksen 12 - 14 tai 16 mukainen säätöelin (50), LO co tunnettu siitä, että 00 o säätöelin (50) käsittää liukualuslevyn (15), joka on sovitettu jousen (14) ja nupin C\1 (10) vastakkaisten pintojen väliin. 16

18. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen säätöelin (50), tunnettu siitä, että hammaspyörä (13) on polymeeriä.

19. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen säätöelin (50), 5 tunnettu siitä, että hammaspyörä (13) on polyasetaalia.

20. Menetelmä rannetietokoneen tai vastaavan päätelaitteen säätämiseksi, jossa menetelmässä: - kierretään päätelaitteen ulkopuolista nuppia (10) arvojen selaamiseksi, jotka arvot 10 esitetään päätelaitteen digitaalisella näytöllä; - painetaan nuppia (10) sisäänpäin halutun arvon valitsemiseksi, tunnettu siitä, että - välitetään nupin (10) kiertoliike mekaanisesti päätelaitteen sisäpuoliselle, rakenteeltaan pintaladottavaa tyyppiä olevalle vipukytkimelle (24) poikkeuttamalla tä- 15 män kampea (25) nuppiin (10) yhdistyvän aksiaalisen elimen (18) säteittäisei 1 ä kynnellä, ja että - välitetään nupin (10) painamisliike mekaanisesti päätelaitteen sisäpuoliselle, rakenteeltaan pintaladottavaa tyyppiä olevalle painokytkimelle (22) poikkeuttamalla tätä nuppiin (10) yhdistyvällä aksiaalisella elimellä (12, 18).

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että välitetään nupin (10) kiertoliike päätelaitteen sisäpuoliselle vipukytkimelle (24), o cm joka on piirilevylle (21) ladottu elektroniikkakomponentti. i LO cp co

22. Patenttivaatimuksen 20 tai 21 mukainen menetelmä, o x 25 tunnettu siitä, että X Q_ välitetään nupin (10) painamisliike päätelaitteen sisäpuoliselle painokytkimelle G) c\j (22), joka on piirilevylle (21) ladottu elektroniikkakomponentti. co o o C\J 17