DE19853438A1 - Multidirektionale Tastschalteranordnung - Google Patents

Multidirektionale Tastschalteranordnung

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine multidirektionale, d. h. in mehreren Richtungen betätigbare Tastschalteranordnung, die mit einem zentralen Schalter ausgestattet ist. Insbeson­ dere bezieht sich die Erfindung auf eine multidirektionale Tastschalteranordnung, die derart ausgelegt ist, daß eine Mehrzahl von unterschiedlichen Arten von Schaltern gedrückt werden kann und diese gleichzeitig im eingeschalteten Zustand gehalten werden können.
Ein typisches Beispiel für eine herkömmliche multidirektionale Tastschalteranordnung ist in Fig. 3 im Querschnitt gezeigt. Diese bekannte Tastschalteranordnung weist einen zentralen Schalter 77, der ein feststehendes Kontaktpaar enthält, und eine Mehrzahl von peripheren Schaltern 79 auf, die auf einem Kreis um den zentralen Schalter herum angeordnet sind und jeweils ein feststehendes Kontaktpaar umfassen. Alle diese Schalter sind auf einer gedruckten Leiterplatte 80 angeordnet. Eine solche Gestaltung ist beispielsweise aus den japanischen Patentveröffentli­ chungen (Kokai) JP 7-141962 und 7-141963 bekannt. Diese multidirektionale Tastschalter­ anordnung ist derart aufgebaut, daß der zentrale Schalter 77 durch Niederdrücken des Tasten­ oberteils 72 betätigt werden kann, und daß ein beliebiger oder auch mehrere der peripheren Schalter 79 dadurch betätigt werden kann/können, daß das Tastenoberteil 72 radial nach außen verkippt wird.
Diese herkömmliche multidirektionale Tastschalteranordnung ist somit derart aufgebaut, daß der zentrale Schalter 77 durch Niederdrücken des Tastenoberteils 72 betätigt werden kann, wohingegen die Mehrzahl von peripheren Schaltern 79 durch Drücken und Verkippen des Tastenoberteils 72 radial nach außen betätigt werden kann. Dabei verfügt die herkömmliche Tastschalteranordnung aber nur über zwei Arten von Schaltern, nämlich den zentralen Schalter 77 und die Mehrzahl von peripheren Schaltern 79, die um den zentralen Schalter herum außerhalb von diesem angeordnet sind. Auch wenn sich diese peripheren Schalter 79 voneinan­ der aufgrund der Richtungen unterscheiden, in denen das Tastenoberteil 72 für ihre Betätigung verkippt werden muß, läßt sich dennoch feststellen, daß diese peripheren Schalter 79 gleichen Rang besitzen und von derselben Art oder Natur sind.
Ein weiteres Beispiel einer herkömmlichen multidirektionalen Tastschalteranordnung weist eine Anordnung ihrer feststehenden Kontakte auf, wie sie in Fig. 2A in Draufsicht gezeigt ist. Diese herkömmliche Tastschalteranordnung weist eine in Aufwärts- und Abwärtsrichtung verlaufende Anordnung von linear angeordneten Schaltern, die jeweils ein feststehendes Kontaktpaar 20u1, 20u2, 20u3, 20d1, 20d2 und 20d3 umfassen, und eine nach links und rechts verlaufende Anordnung von linear angeordneten Schaltern auf, die jeweils ein feststehendes Kontaktpaar 20l1, 20l2, 20l3, 20r1, 20r2 und 20r3 umfassen. Wie in Fig. 2B gezeigt ist, sind diese Schalter in einem Gehäuse 12 untergebracht und so ausgelegt, daß sie durch ein kreuzförmiges Tasten­ oberteil 14 betätigt werden können, das Betätigungsbalken bzw. Betätigungsausleger 14u, 14d, 14l und 14r umfaßt. Die Ausgestaltung ist hierbei derart getroffen, daß das Tastenoberteil 14 in einer gewünschten Richtung und in einem Winkel mit einer gewünschten Größe verkippt werden kann, indem die Betätigungsbalken 14u, 14d, 14l und 14r durch Drücken betätigt werden. Hierdurch können einer oder mehrere aus der Mehrzahl von Schaltern in Abhängigkeit von der Richtung und der Größe des Winkels der Verkippung aufeinander folgend eingeschaltet und in diesem eingeschalteten Zustand gehalten werden. Eine derartige multidirektionale Tastschalter­ anordnung ist beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) JP 2-41342 offenbart.
Bei dieser herkömmlichen Schalteranordnung bilden die feststehenden Kontaktpaare 20u1, 20d1, 20l1 und 20r1, die auf dem gleichen Kreis angeordnet sind, eine Gruppe aus Schaltern derselben Art. In gleichartiger Weise bilden die feststehenden Kontaktpaare 20u2, 20d2, 20l2 und 20r2, die auf dem selben Kreis angeordnet sind, eine zweite Gruppe aus Schaltern derselben Art. Schließlich bilden auch die feststehenden Kontaktpaare 20u3, 20d3, 20l3 und 20r3, die auf dem selben Kreis angeordnet sind, eine dritte Gruppe aus Schaltern derselben Art. Es ist somit ersichtlich, daß eine Gruppe von Schaltern, die zu derselben Art gehören, hinsichtlich der Größe des Winkels bzw. der Richtung Übereinstimmung zeigen, mit dem bzw. der das Tastenoberteil 14 verkippt werden muß, damit die Schalter betätigt werden.
Es wurde auch eine große Anzahl von anders gestalteten multidirektionalen Tastschalteranord­ nungen zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen entwickelt und zum praktischen Einsatz gebracht.
Bei der in Fig. 3 dargestellten herkömmlichen Ausführungsform ist im Hinblick auf die Schalterart mit Ausnahme des zentralen Schalters 77 lediglich eine einzige Schalterart vorhanden, nämlich die peripheren Schalter 79, bei denen zur Bewirkung ihrer Einschaltung der gleiche Verkippungs­ winkel bei der Verkippung des Tastenoberteils 72 benötigt wird. Wenn beabsichtigt ist, zusätz­ lich zu den peripheren Schaltern 79 eine weitere Art von Schaltern vorzusehen, die eine andersartige Natur aufweisen, ist es erforderlich, daß eine zusätzliche Anordnung von Schaltern auf einem Kreis außerhalb der peripheren Schalter positioniert wird. Dies erfordert eine Vergröße­ rung des Außendurchmessers des gesamten Schalteraufbaus. Ein Beispiel für eine solche Ausführungsform ist die herkömmliche Tastschalteranordnung, die in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist und drei Arten von Schaltern mit jeweils unterschiedlicher Natur enthält. Da jedoch diese drei Schalterarten auf drei Kreisen mit unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet sind, kann kaum von einem guten Raumausnutzungsfaktor einer solchen Ausgestaltung gesprochen werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine multidirektionale Tastschalteranordnung zu schaffen, die imstande ist, selektiv unterschiedliche Arten von Schaltern zu betätigen, ohne daß die Notwendigkeit einer signifikanten Erhöhung des Außendurchmessers der Tastschalteranord­ nung besteht.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße, multidirektional betätigbare Tastschalteranordnung (Tastenschalteranord­ nung) umfaßt eine Substratplatineneinrichtung, auf der erste feststehende Kontakte für eine Mehrzahl von Schaltern einer ersten Stufe sowie zweite feststehende Kontakte für eine Mehrzahl von Schaltern einer zweiten Stufe angeordnet sind, wobei sich die Schalter der zweiten Stufe von den Schaltern der ersten Stufe unterscheiden und die ersten feststehenden Kontakte sowie die zweiten feststehenden Kontakte abwechselnd auf einem gemeinsamen Kreis angeordnet sind. Ferner sind erste und zweite bewegliche Kontakte vorhanden, die so angeordnet sind, daß sie den zugeordneten ersten bzw. zweiten feststehenden Kontakten gegenüberliegen, und die mit den ersten und den zweiten feststehenden Kontakten zusammenwirken, um hierdurch die Schalter der ersten Stufe bzw. der zweiten Stufe zu bilden. Die Tastschalteranordnung umfaßt weiterhin eine Rolleinrichtung, die eine erste und eine zweite Betätigungseinrichtung umfaßt, die so angeordnet sind, daß sie oberhalb der ersten bzw. der zweiten beweglichen Kontakte angeordnet sind. Die erste und die zweite Betätigungseinrichtung sind als Reaktion auf externe Kräfte betätigbar, die in einer gewünschten Richtung um den Mittelpunkt des gemeinsamen Kreises herum ausgeübt werden, um hierdurch einen oder mehrere der zugehörigen Schalter der ersten Stufe und der zweiten Stufe zu betätigen. Schließlich ist ein Tastenoberteil vorhanden, das an der Rolleinrichtung angebracht ist und dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von externen, auf das Tastenoberteil ausgeübten Kräften die Rolleinrichtung zur Ausführung einer Rollbewe­ gung zu veranlassen. Durch die Rollbewegung der Rolleinrichtung in einer beliebigen gewünsch­ ten Richtung wird erreicht, daß der oder die entsprechenden Schalter der ersten Stufe einge­ schaltet werden, wobei eine fortgesetzte Rollbewegung der Rolleinrichtung in der gleichen Richtung dazu führt, daß der oder die zugehörigen zweiten Schalter betätigt und hierdurch in den Einschaltzustand gebracht werden.
Die Erfindung wird nachstehend von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen multidirek­ tionalen Tastschalteranordnung,
Fig. 2A zeigt eine Draufsicht, in der die Anordnung von feststehenden Kontakten bei einer herkömmlichen Ausführungsform einer Tastschalteranordnung veranschaulicht ist,
Fig. 2B zeigt eine Draufsicht auf ein Gehäuse zur Aufnahme einer Schalteranordnung, bei der die in Fig. 2A gezeigten feststehenden Kontakte vorgesehen sind,
Fig. 3 zeigt eine Darstellung einer weiteren herkömmlichen Ausführungsform einer Tastschal­ teranordnung,
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht, die die Anordnung von feststehenden Kontakten bei dem in Fig.1 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen multidirektionalen Tastschal­ teranordnung veranschaulicht,
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt, der entlang der in Fig. 1 dargestellten Linie A-A geschnitten ist,
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt, der entlang der in Fig. 1 gezeigten Linie B-B geschnitten ist,
Fig. 7A zeigt einen Querschnitt, der entlang der in Fig. 5 dargestellten Linie 5-5 geschnitten ist,
Fig. 7B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schiebeelements,
Fig. 8 veranschaulicht die Art und Weise der Montage des Ausführungsbeispiels der multidirektionalen Tastschalteranordnung,
Fig. 9 zeigt weitere Einzelheiten des Ablaufs der Montage des Ausführungsbeispiels der multidirektionalen Tastschalteranordnung,
Fig. 10 zeigt einen Querschnitt, der einen Abschnitt des Tastenoberteils veranschaulicht, der den Schaltern der ersten Stufe entspricht, wobei diese Schalter sich im niedergedrück­ ten Zustand befinden,
Fig. 11 zeigt einen Querschnitt, der einen Zustand veranschaulicht, bei dem der Abschnitt des Tastenoberteils ausgehend von der in Fig. 10 dargestellten Position noch weiter nach unten gedrückt ist,
Fig. 12 zeigt eine Querschnittsansicht, die den Abschnitt des Tastenoberteils bei einem Zustand zeigt, bei dem die Schalter der zweiten Stufe niedergedrückt werden, und
Fig. 13 zeigt einen Querschnitt, der den Abschnitt des Tastenoberteils in einem Zustand zeigt, bei dem er ausgehend von der in Fig. 12 dargestellten Position noch weiter niederge­ drückt ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden multidirektionalen Tastschalteranordnung näher erläutert, wobei zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 1 dieses Ausführungsbeispiel gestaltungsmäßig beschrieben wird. Fig. 1 zeigt eine Draufsicht, in der das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen multidirektio­ nalen Tastschalteranordnung veranschaulicht ist. Mit dem Bezugszeichen 10 ist allgemein ein rechteckförmiges Gehäuse bezeichnet, das aus Kunstharz gegossen ist und eine Schalterauf­ nahmeöffnung 11 a aufweist, die durch das Gehäuse hindurchgehend ausgebildet ist. Ein Tastenoberteil 2 ist aus Kunstharz hergestellt und dazu ausgelegt, eine Mehrzahl von Schaltern, die zu unterschiedlichen Arten gehören, durch Drücken zu betätigen. Eine nach oben und unten verlaufende Linie (gemäß der Zeichnung; diese Richtung wird im folgenden auch als eine erste Durchmesserrichtung bezeichnet) und eine nach links und rechts verlaufende Linie (gemäß der Darstellung in der Zeichnung; diese Richtung wird im folgenden auch als zweite Durchmesser­ richtung bezeichnet) sind mit AU-DU bzw. mit AL-AR bezeichnet. In gleichartiger Weise sind eine von rechts oben nach links unten verlaufende Linie (gemäß der Darstellung in der Zeichnung; diese Richtung wird im folgenden als dritte Durchmesserrichtung bezeichnet) und eine von links oben nach rechts unten verlaufende Linie (gemäß der Darstellung in der Zeichnung; diese Richtung wird im folgenden als eine vierte Durchmesserrichtung bezeichnet), die jeweils einen Winkel von 45° mit Bezug zu der nach oben und unten verlaufenden Linie und der nach links und rechts verlaufenden Linie einschließen, jeweils mit BRU-BLD bzw. mit BLU-BRD bezeichnet.
Es wird nun auf die Fig. 4, 5 und 6 Bezug genommen. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, ist in dem Gehäuse 10 ein zentrales feststehendes Kontaktpaar 53 angeordnet, das eine Außenelektrode 531 in Form eines C sowie eine innere kreisförmige Elektrode 532 umfaßt, die beide auf einer gedruckten Leiterplatte 4 ausgebildet sind. Ein von der kreisförmigen Elektrode 532 ausgehender Leitungsdraht ist durch einen in der C-förmigen Elektrode 531 vorhandenen Schlitz geführt. Derjenige Abschnitt des Leitungsdrahts, der durch den Schlitz geführt ist, ist mit einem isolierenden Film 53P beschichtet. Weiterhin sind auf der gedruckten Leiterplatte 4, in vertikaler Richtung, feststehende Kontakte 41a und 41c ausgebildet, die symmetrisch um eine zentrale Achse (Mittelachse) C herum angeordnet sind, die durch die Mitte der kreisförmigen Elektrode 532 verläuft. Die feststehenden Kontakte 41a und 41c sind weiterhin so angeordnet, daß sie sich entlang bzw. in der ersten Durchmesserrichtung AU-AD gegenüberliegen. Weiterhin sind entlang bzw. in der zweiten Durchmesserrichtung AL-AR, die rechtwinklig zu der ersten Durchmesserrichtung AU-AD verläuft, feststehende Kontakte 41d und 41b so angeordnet, daß sie sich in dieser Richtung gegenüberliegen. Ferner sind in dem Gehäuse 10 feststehende Kontakte 42g und 42e angeordnet, die auf der gedruckten Leiterplatte 4 ausgebildet sind und symmetrisch um die zentrale Achse C des Gehäuses 10 so angeordnet sind, daß sie sich entlang oder in der dritten Durchmesserrichtung BRU-BLD gegenüberliegen, die einen Winkel von 45° mit der ersten und der zweiten Durchmesserrichtung einschließt. Darüber hinaus sind feststehende Kontakte 42h und 42f entlang oder in der vierten Durchmesserrichtung BLU-BRD, die einen Winkel von 90° mit der dritten Durchmesserrichtung einschließt, so ausgebildet, daß sie sich in dieser Richtung gegenüberliegen.
Jeder der feststehenden Kontakte 41a bis 41d und 42e bis 42h weist zwei als Paar angeordnete verzahnte, kammförmige Elektroden auf. Diejenigen Schalter, deren feststehende Kontakte 41a, 41c und 41d, 41b in der ersten Durchmesserrichtung AU-AD bzw. in der zweiten Durchmesser­ richtung AL-AR angeordnet sind, werden im folgenden als die Schalter der ersten Stufe bezeich­ net, wohingegen diejenigen Schalter, deren feststehende Kontakte 42g, 42e und 42h, 42f in der dritten Durchmesserrichtung BRU-BLD bzw. in der vierten Durchmesserrichtung BLU-BRD angeordnet sind, im folgenden als die Schalter der zweiten Stufe bezeichnet werden. Die feststehenden Kontakte 41a, 41c, 41d und 41b sowie die feststehenden Kontakte 42g, 42e, 42h und 42f für diese beiden Arten von Schaltern liegen generell auf demselben kreisförmigen Ring um die Mittelachse C herum.
In Fig. 5 ist ein Querschnitt durch die multidirektionale Tastschalteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei der Schnitt entlang der Linie AL-AR geführt ist und der Schnitt in derjenigen Richtung betrachtet ist, die in Fig. 1 mit den an dieser Linie angegebenen Pfeilen veranschaulicht ist. In Fig. 6 ist ein Querschnitt durch diese Tastschalteranordnung gezeigt, wobei der Schnitt entlang der Linie BRU-BLD geführt ist und der Querschnitt in derjeni­ gen Betrachtungsrichtung dargestellt ist, die in Fig. 1 durch die an der entsprechenden Linie angetragenen Pfeile veranschaulicht ist.
Gemäß Fig. 5 weist das Gehäuse 10 eine halbkugelförmige innere Gleitwandoberfläche 11B auf, die in der oberen Schalteraufnahmeöffnung 11a endet, die eine konisch sich verjüngende Oberfläche umfaßt, deren Durchmesser sich in Richtung zur Oberseite hin vergrößert. Das Tastenoberteil 2 der multidirektionalen Tastschalteranordnung weist einen integral bzw. einstückig ausgebildeten Betätigungsstift 21 auf, der sich von der Mitte der Unterseite des Tastenoberteils 2 vertikal nach unten erstreckt. Das Tastenoberteil 2 umfaßt ferner ein erstes Paar Eingriffsstücke 22 (siehe Fig. 6), die von der Unterseite des Tastenoberteils 2 herabhängen und an der Linie BRU-BLD symmetrisch um die Mittelachse C herum angeordnet sind, und ein zweites Paar gleichartiger Eingriffsstücke, die nicht gezeigt sind und von der Unterseite des Tastenoberteils 2 an der Linie BLU-BRD herabhängen.
Mit dem Bezugszeichen 30 ist eine halbkugelförmig und schalenförmig ausgebildete Kipp- oder Rolleinrichtung bezeichnet, die in gleitender Kontaktberührung mit der halbkugelförmigen inneren Gleitwandoberfläche 11b steht. Das halbkugelförmige, hohl ausgebildete Kipp- bzw. Rollelement 30 weist eine im wesentlichen flache oberseitige Oberfläche 3A und eine bodenseitige Oberflä­ che 3B sowie einen integral bzw. einstückig ausgebildeten zylindrischen Hülsenabschnitt 30C auf, der sich konzentrisch zu der Mittelachse C von dem Zentrum des Rollelements 30 nach unten erstreckt. Die axiale Lagerbohrung des zylindrischen Hülsenabschnitts 30C erstreckt sich durch die oberseitige Oberfläche 3A des Rollelements 30 hindurch nach oben und definiert hierdurch eine Aufnahmebohrung 31 zur Aufnahme des Bestätigungsstifts 21. Die obere Oberfläche 3A des halbkugelförmigen und hülsenförmig ausgebildeten Rollelements 30 ist mit einer ringförmigen Rille 32 versehen, die den zylindrischen Hülsenabschnitt 30C umgibt. Symmetrisch um die Mittelachse C herum sind Aufnahmebohrungen 33 für ein Gleitelement angeordnet, die sich bis in die Bodenfläche 3B des halbkugelförmigen Rollelements 30 hinein radial mittig zwischen dem zylindrischen Hülsenabschnitt 30C und dem äußeren Umfangsrand der Bodenfläche 3B erstrecken.
In jeder der für das Gleitelement vorgesehenen Aufnahmebohrungen 33 ist eine Betätigungsein­ richtung 350 zur Betätigung eines Schalters der ersten Stufe vorgesehen, die ein Gleitelement 38 und eine zugehörige, einen Hub bzw. eine Bewegung des Gleitelements hervorrufende Feder 39 umfaßt. Dieser Aufbau wird im weiteren Text unter Bezugnahme auf die Fig. 7A und 7B noch näher erläutert. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, erstrecken sich ferner Führungsrillen 34G durch das halbkugelförmige Rollelement 30 von dessen oberer Oberseite 3A her und bis zu und durch die Bodenfläche 3B hindurch an den beiden orthogonalen Linien BLU-BRD und BRU-BLD. Die radial außen liegenden inneren Wandabschnitte jeder der Führungsrillen 34G stehen benach­ bart zu der oberseitigen Oberfläche 3A in radialer Richtung nach innen vor, so daß hierdurch die Öffnung der Führungsrille 34G verengt wird, um hierdurch einen Eingriffsabschnitt 34 zu definieren. Ferner weist die Innenwand des halbkugelförmigen Elements 30 Vorsprünge 35e und 35g auf, die sich von dem unteren Ende des Rollelements 30 nach innen entlang der Linie BLD-BRU erstrecken und dazu ausgelegt sind, auf die oberseitigen Oberflächen der entsprechenden beweglichen Dachabschnitte 5A von Domen bzw. Hauben oder Kappen 5D nach unten zu drücken, die integral bzw. einstückig mit einem gummielastischen Blatt bzw. aus elastischem Gummi bestehenden Blatt 5 ausgebildet sind, was im weiteren Text in größeren Einzelheiten erläutert wird. Die Vorsprünge 35e und 35g bilden eine Betätigungseinrichtung für Schalter der zweiten Stufe, die zum Betätigen der Schalter 420g und 420e der zweiten Stufe dienen. Das halbkugelförmige Rollelement 30 und das Tastenoberteil 2 bilden eine durch Drücken zu betätigende Taste, d. h. einen Druckertaster 200.
Auf der oberseitigen Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 4, die einen Teil der multidirektiona­ len Tastschalteranordnung bildet, sind Schalter 410a, 410b, 410c und 410d der ersten Stufe ausgebildet und in Winkelintervallen, d. h. Winkelabständen von 90° symmetrisch um die Mittelachse C herum so angeordnet, daß sie den jeweiligen feststehenden, in Fig. 4 gezeigten Kontakten 41a, 41b, 41c und 41d jeweils gegenüberliegen. In Fig. 5 sind lediglich die Schalter 410b und 410d gezeigt, wohingegen die Schalter 410a und 410c nicht dargestellt sind. In der nachfolgenden Beschreibung wird jeder einzelne dieser Schalter der ersten Stufe lediglich allgemein als Schalter 410 bezeichnet. In gleichartiger Weise sind auf der oberseitigen Oberflä­ che der gedruckten Leiterplatte vier Schalter 420e bis 420h der zweiten Stufe so ausgebildet, daß sie den jeweiligen feststehenden Kontakten 42e, 42f, 42g und 42h, die in Fig. 4 gezeigt sind, jeweils gegenüberliegen, wobei die Schalter der zweiten Stufe jeweils um 45° gegenüber den Schaltern 410a bis 410d um die Mittelachse C herum versetzt sind. Bei der nachfolgenden Beschreibung wird jeder beliebige dieser Schalter der zweiten Stufe repräsentativ lediglich als Schalter 420 bezeichnet. Diese Schalter 410a bis 410d der ersten Stufe und die Schalter 420e bis 420h der zweiten Stufe liegen allgemein in bzw. auf dem gleichen kreisförmigen Ring.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist das aus Gummi bestehende oder mit Gummielastizität verse­ hene Blatt 5 an seiner Unterseite mit Hohlräumen versehen, die so angeordnet und größenmäßig bemessen sind, daß sie die jeweiligen feststehenden Kontakte 41a, 41b, 41c und 41d umschlie­ ßen. Die beweglichen Dachabschnitte 5A sind mit dem elastischen, aus Gummi bestehenden Blatt 5 mittels verdünnter oder dünn ausgebildeter Scharniere bzw. Stege 5B einstückig verbunden, die die jeweiligen Dachabschnitte umgeben. Durch diese Gestaltung werden die oberseitigen Wände der Hohlräume definiert. Die beweglichen Dachabschnitt 5A tragen bewegli­ che Kontakte 51a, 51c und 51d, 51b, die an ihrer Unterseite derart ausgebildet sind, daß sie den zugeordneten feststehenden Kontakten 41a, 41b, 41c und 41d jeweils gegenüberliegen. Wenn irgend einer der beweglichen Dachabschnitte 5A durch den nach unten gerichteten Druck, der auf die Oberseite der beweglichen Dachabschnitte über das Gleitelement 38 ausgeübt wird, nach unten gedrückt wird, wird der zugehörige bewegliche Kontakt, beispielsweise der bewegliche Kontakt 51b, mit dem feststehenden Kontakt 41b in Berührung gebracht, wodurch die als Paar ausgebildeten, kammförmigen Elektroden, die den feststehenden Kontakt 41b bilden, kurzge­ schlossen werden, so daß der Schalter der ersten Stufe eingeschaltet wird.
Es wird nun auf Fig. 6 Bezug genommen. An dem gummielastischen Blatt 5 sind die Kappen bzw. Hauben 5D einstückig ausgebildet und derart angeordnet und größenmäßig ausgelegt, daß die jeweiligen feststehenden, auf der gedruckten Leiterplatte 4 vorhandenen Kontakte 42e bis 42h, die zu den jeweiligen Schaltern der zweiten Stufe gehören, umschlossen sind. Jede der Hauben 5D ist kegelstumpfförmig ausgebildet und weist einen verdickten beweglichen Dachab­ schnitt 5A auf, der von einer verdünnten, d. h. dünneren Umfangswand 5B umgeben ist. Die beweglichen Dachabschnitte 5A tragen bewegliche Kontakte wie etwa die mit den Bezugszei­ chen 52e und 52g versehenen Kontakte, die an ihrer Unterseite so ausgebildet sind, daß sie den zugehörigen feststehenden Kontakten wie etwa den mit den Bezugszeichen 42e und 42g veranschaulichten Kontakten mit Abstand gegenüberliegen. Wenn irgend einer der beweglichen Dachabschnitte 5A durch einen abwärts gerichteten Druck, der auf die oberseitige Oberfläche des beweglichen Dachabschnitts 5A mittels des zugeordneten Vorsprungs 35e oder 35g der Betätigungseinrichtung für die Schalter der zweiten Stufe ausgeübt wird, nach unten gedrückt wird, wird die Umfangswand 5B federnd nachgiebig verbogen. Wenn die Druckkraft einen bestimmten Pegel überschreitet, wird der obere halbe Abschnitt der Umfangswand 5B nach innen unter den unteren halben Abschnitt der Umfangswand 5B eingefaltet, so daß sich bei dem Benutzer eine klickartige Empfindung einstellen kann. Wenn dies auftritt, gelangt beispielsweise der bewegliche Kontakt 52e mit dem zugehörigen feststehenden Kontakt 42e in Berührung, wodurch die als Paar vorliegenden kammförmigen Elektroden, die den feststehenden Kontakt 42e bilden, kurzgeschlossen werden, so daß der Schalter der zweiten Stufe eingeschaltet wird.
Es ist damit ersichtlich, daß die Schalter 410 der ersten Stufe so ausgebildet sind, daß sie zu keinerlei klickartiger Empfindung führen, wohingegen die Schalter 420 der zweiten Stufe so ausgebildet sind, daß ein klickartiges Gefühl hervorgerufen wird. Hierdurch kann der Benutzer klar wahrnehmen oder fühlen, daß zunächst der Schalter 410 der ersten Stufe betätigt worden ist, wonach dann der Schalter 420 der zweiten Stufe betätigt wird, während der Schalter der ersten Stufe weiterhin erregt gehalten bleibt.
In den Fig. 5 und 6 ist ein zentraler Schalter mit dem Bezugszeichen 430 gezeigt. Der zentrale Schalter 430 weist einen zentralen feststehenden Kontakt 53, der eine in Form eines C ausgebildete äußere Elektrode 531 und eine innere kreisförmige, innerhalb der äußeren Elektrode 531 angeordnete Elektrode 532 umfaßt, die beide auf der oberseitigen Oberfläche der gedruck­ ten Leiterplatte 4 in deren Mitte durch einen Druckvorgang ausgebildet sind, und einen zentralen beweglichen Kontakt in der Form einer Schnappplatte 54 auf, die aus einem dünnen elastischen metallischen Material besteht, eine nach oben konvexe sphärische Oberfläche besitzt und über ihren äußeren Umfangsbereich auf der C-förmigen äußeren Elektrode 531 aufliegt. Ein Leitungs­ draht ist von der kreisförmigen Elektrode 532 durch den in der C-förmigen Elektrode 531 vorhandenen Schlitz nach außen herausgeführt. Derjenige Abschnitt des Leitungsdrahts, der durch den Schlitz verläuft, ist mit einem isolierenden Film 53P beschichtet, um hierdurch zu vermeiden, daß der Umfangsbereich der Schnappplatte 54 einen Kurzschluß zwischen der C-förmigen Elektrode 531 und dem Leitungsdraht der kreisförmigen Elektrode 532 hervorruft. Das elastische Blatt 5 ist an seiner Unterseite mit einer Ausnehmung versehen, die so positioniert und größenmäßig ausgelegt ist, daß hierdurch ein Volumen definiert wird, das den zentralen feststehenden Kontakt 53 und den zentralen beweglichen Kontakt 54 umschließt. Der dünne bewegliche Dachabschnitt 5C, der die Decke der Ausnehmung definiert, weist einen integralen bzw. einstückig ausgebildeten Vorsprung 52 auf, der sich von der Unterseite des Dachabschnitts in dessen Mitte nach unten erstreckt, derart, daß er dem Scheitelpunkt (Apex) des beweglichen Kontakts 54 gegenüberliegt. Wenn der zentrale bewegliche Kontakt, d. h. die Schnappplatte 54, durch den Betätigungsstift 21 mittels des Vorsprungs 52 des beweglichen Dachabschnitts 5C nach unten gedrückt wird, wird der zentrale Abschnitt der Schnappplatte 54 klickförmig umgeklappt und gelangt in Berührung mit der kreisförmigen Elektrode 532, wodurch die C-förmige Elektrode 531 und die kreisförmige Elektrode 532 kurzgeschlossen werden. Der zentrale Schalter 430 kann ein metallischer Kontaktschalter bzw. Tastschalter, ein mittels Klicken umspringender Schalter oder ein beliebiger anderer geeigneter Schalter sein.
Eine zur Vorspannung des Tastenoberteils dienende Schraubenfeder 36 ist mit ihrem unteren Ende in die ringförmige Rille 32 in der oberseitigen Oberfläche 3A des halbkugelförmigen Rollelements 30 eingeführt, wohingegen das obere Ende der Schraubenfeder 36 an der Unter­ seite des Tastenoberteils 2 anliegt und dieses normalerweise nach oben vorspannt. Die Eingriffs­ stücke 22, die von der Unterseite des Tastenoberteils 2 einstückig ausgehend herabgeführt sind, stehen mit dem Eingriffsabschnitt 34 des halbkugelförmigen Rollelements 30 in Eingriff, um hierdurch eine Verlagerung bzw. eine Wegnahme oder ein Abfallen des Tastenoberteils 2 zu verhindern. Eine zur Vorspannung des Rollelements 30 dienende Schraubfeder 37 ist um den zylindrischen Hülsenabschnitt 30C herum derart angebracht, daß ihr unteres Ende, das nach unten über den Hülsenabschnitt 30C hinaus vorsteht, mit der oberseitigen Oberfläche des elastischen Blatts 5 in Anlage steht. Das obere Ende der Schraubenfeder 37 befindet sich in Anlage an der Innenoberfläche der Decke bzw. des Dachbereichs des halbkugelförmigen Rollelements 30, so daß das Rollelement 30 normalerweise nach oben vorgespannt wird und damit die äußere sphärische Oberfläche des Rollelements 30 gegen die sphärische Führungsober­ fläche 12b des Gehäuses 10 gedrückt wird. In diesem Zustand ist das Rollelement 30 drehbar, wobei seine äußere halbkugelförmige Oberfläche in gleitender Kontaktberührung mit der sphärischen Führungsoberfläche 12b steht.
Ein leichter, nach unten gerichteter Druck, der auf den Umfangsbereich des Rollelements 30 ausgeübt wird, führt dazu, daß das Rollelement 30 eine Rollbewegung ausführt, so daß ein oder zwei benachbarte Schalter der ersten Stufe eingeschaltet werden. Die Vorspannkraft der das Tastenoberteil 2 vorspannenden Schraubenfeder 36 ist derart eingestellt, daß hierbei der zentrale Schalter 430 als Reaktion auf einen solchen leichten Druck nicht eingeschaltet wird. Ferner ist die von der das Rollelement 30 vorspannenden Schraubenfeder 37 erzeugte Vorspann kraft ausreichend größer ausgelegt als diejenige der das Tastenoberteil vorspannenden Schraubenfeder 36, so daß ein vertikal nach unten gerichteter Druck, der auf die Mitte des Tastenoberteils 2 ausgeübt wird, dazu führt, daß sich der Betätigungsstift 21 des Tastenoberteils 2 nach unten entgegen der von der Schraubenfeder 36 ausgeübten Vorspann kraft verlagert, so daß der zentrale Schalter 430 eingeschaltet wird, während das Rollelement 30 in Berührung mit der halbkugelförmigen inneren Gleitwandoberfläche 11b gehalten bleibt.
Fig. 7A zeigt einen Querschnitt durch die zur Aufnahme des Gleitelements dienende Bohrung 33, die entlang der in Fig. 5 gezeigten Linie 5-5 geschnitten und in der durch die Pfeile angegebenen Richtung gesehen ist. Die den Hub bzw. die Bewegung des Gleitelements 38 hervorrufende Feder 39 ist in der Aufnahmebohrung 33 zwischen einem zentrischen Vorsprung bzw. einer Nabe 331, die von dem Zentrum des Dachs der Aufnahmebohrung nach unten vorsteht, und einer gegenüberliegenden Nabe (bzw. zentrischen Vorsprung) 381 angeordnet, die von der Mitte der oberseitigen Oberfläche des Gleitelements 38 nach oben vorsteht, so daß das Gleitelement 38 nach unten vorgespannt ist. Wie aus Fig. 7B ersichtlich ist, weist das Gleitelement 38 integrale bzw. einstückig ausgebildete Eingriffszacken bzw. Eingriffshaken 382 auf, die von dem Gleitelement 38 auf den beiden sich gegenüberliegenden Seiten des nabenförmigen Vorsprungs 381 nach oben vorstehen. Die Eingriffshaken 382 sind an Schultern 33S verhakt, die in den Wänden der Aufnahmebohrungen 33 ausgebildet sind, um hierdurch eine Verlagerung bzw. ein Herauswandern des Gleitelements 38 zu verhindern. Das Gleitelement 38 befindet sich norma­ lerweise (neutraler Zustand) in seiner untersten Position, bei der seine Eingriffshaken 382 auf den Schultern 33S ruhen. In diesem Zustand befindet sich die Unterseite des Gleitelements 38 fast in Berührung mit der oberseitigen Oberfläche des beweglichen Dachabschnitts 5A des elastischen Blatts 5. Es ist damit ersichtlich, daß eine auch nur geringfügige Rollbewegung des Schwing- bzw. Rollelements 30 dazu führt, daß das Gleitelement 38 den beweglichen Dachab­ schnitt 5A nach unten verlagert.
Der Scharnierabschnitt 5B, der den beweglichen Dachabschnitt 5A mit dem Körper bzw. Hauptbereich des elastischen Blatts 5 verbindet, ist mit einer derart dünnen Dicke ausgebildet, daß er einer elastischen Verformung selbst bei einer sehr viel kleineren Kraft, verglichen mit der von der Feder 39 ausgeübten Vorspannkraft, unterliegt. Als Folge hiervon wird die Unterseite des Gleitelements 38 dann, wenn der Betätigungsstift 21 verkippt wird, um hierdurch diejenige Seite des Tastenoberteils 2, die dem Schalter 410 der ersten Stufe entspricht, zu senken, nach unten verlagert, so daß der bewegliche Dachabschnitt 5A nach unten bewegt wird. Die Verlagerung des beweglichen Dachabschnitts 5A kann nach unten um eine Strecke erfolgen, die dem Spalt zwischen dem feststehenden Kontakt 41b und dem beweglichen Kontakt 51b entspricht. Der Spalt kann in der Größenordnung von beispielsweise 1 mm liegen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schalters wird das Gleitelement 38 dann, wenn das Rollelement 30 ausgehend von derjenigen Position, bei der der Schalter der ersten Stufe eingeschaltet wird, noch weiter in der gleichen Richtung gerollt wird, tiefer in die Aufnahmebohrung 33 entgegen der von der Feder 39 ausgeübten Kraft gedrückt, so daß hierdurch der Schalter der zweiten Stufe eingeschaltet wird. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß der maximale Abstand D zwischen dem unteren Ende des nabenförmigen Vorsprungs 331, der von dem Rollelement 30 vorsteht, und dem oberen Ende des gegenüberlie­ genden nabenförmigen Vorsprungs 381, der von dem Gleitelement 38 gemäß der Darstellung in Fig. 7B ausgeht, so gewählt ist, daß er größer ist als die Bewegungsstrecke, mit der der nabenförmige Vorsprung 331 ausgehend von derjenigen Position (in Fig. 10 gezeigt), bei der lediglich der Schalter 410 der ersten Stufe eingeschaltet wird, wobei das Gleitelement 38 am weitesten nach unten aus der Aufnahmebohrung 33 heraus ausgefahren ist, bis zu derjenigen Position (in Fig. 13 gezeigt) nach unten bewegt wird, bei der der Schalter 420 der zweiten Stufe eingeschaltet wird. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist weiterhin der Abstand zwischen dem unteren Ende der Betätigungseinrichtung 35e (35g) und der oberseitigen Oberfläche der Haube 5D so gewählt, daß die Betätigungseinrichtung 35e sich nicht in Anlage an der Kappe 5D befindet, und zwar so lange, bis das Rollelement 30 rollförmig so bewegt wird, daß der Schalter 410 der ersten Stufe eingeschaltet wird. Genauer gesagt, sind der Abstand zwischen dem unteren Ende der Betätigungseinrichtung 35e in dessen neutraler Position und der oberseitigen Oberfläche der Haube 5D sowie der Abstand zwischen dem nabenförmigen Vorsprung 381 des Gleitelements 38 und dem nabenförmigen Vorsprung 331 des Rollelements 30 so ausgewählt, daß der minimale Kippwinkel h1 (Fig. 10 und 12), der von dem Betätigungsstift 21 zur Einschaltung der Schalter der ersten Stufe gefordert wird, kleiner ist als der minimale Kippwinkel h2 (Fig. 11 und 13), der von dem Betätigungsstift 21 gefordert wird, damit die Schalter der zweiten Stufe eingeschaltet werden, die auf dem gleichen Kreis wie die Schalter der ersten Stufe liegen (d. h. es gilt: h1 < h2).
Nachfolgend wird der Ablauf zur Montage der multidirektionalen Tastschaltanordnung unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 näher erläutert. Ein zentraler beweglicher Kontakt 54 wird gemäß der Darstellung in Fig. 8 an einer vorbestimmten Position auf einer gedruckten Leiter­ platte 4 angeordnet, in oder auf der feststehende Kontakte 41 und ein zentraler feststehender Kontakt 53 aufgedruckt bzw. ausgebildet sind, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Die Leiterplatte 4 weist auch eine nicht gezeigte Verdrahtung auf, die aufgedruckt ist und die diese Kontakte miteinander verbindet. Ein ringförmiger, dünner, isolierender Haltefilm 53P wird auf den zentralen beweglichen Kontakt 54 aufgebracht, um hierdurch den Umfangsbereich des Kontakts abzu­ decken, woran sich das Anbringen (Bonden) eines gummielastischen Blatts 5 an der gedruckten Leiterplatte 4 anschließt. Eine zur Vorspannung eines Rollelements dienende Schraubenfeder 37 wird auf dem gummielastischen Blatt 5 an einer Position angeordnet, die dem zentralen festste­ henden Kontakt 53 entspricht. Gleitelemente 38 und Federn 39 zur Erzielung eines Hubs bzw. einer Bewegung der Gleitelemente werden in die zur Aufnahme der Gleitelemente dienenden Aufnahmebohrungen bzw. -löcher 33 (Fig. 5) in einem halbkugelförmigen und hülsenförmigen Rollelement 30 eingesetzt. Der zylindrische Hülsenabschnitt 30C des halbkugelförmigen, hülsenförmigen Rollelements 30 wird in die zur Vorspannung des Rollelements 30 dienende Schraubenfeder 37 eingeführt, während das halbkugelförmige Rollelement 30 auf dem gummi­ elastischen Blatt 5 so positioniert wird, daß die zur Aufnahme des Gleitelements dienenden Bohrungen 33 sich oberhalb der entsprechenden Schalter 410 der ersten Stufe befinden. Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, wird eine zur Vorspannung des Tastenoberteils 2 dienende Schrauben­ feder 36 in die ringförmige Rille 32 des halbkugelförmigen Rollelements 30 eingeführt. Anschlie­ ßend wird der Betätigungsstift 21 des Tastenoberteils 2 in die zur Aufnahme des Betätigungs­ stifts dienende Aufnahmebohrung 31 entgegen der von der Schraubenfeder 36 ausgeübten Kraft eingeführt, wobei die Eingriffsstücke 22 des Tastenoberteils 2 die jeweiligen Eingriffsabschnitte 34 des halbkugelförmigen Rollelements 30 bilden bzw. mit diesen in Eingriff treten. Schließlich wird das Gehäuse 10 an der gedruckten Leiterplatte 4 befestigt, wobei die halbkugelförmige innere Gleitwandoberfläche 11b des Gehäuses an dem halbkugelförmigen Rollelement 30 anliegt.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schalters näher erläutert, wobei auch dessen Aufbau detaillierter beschrieben wird.
  • (1) Wenn ein nach unten gerichteter Druck einfach auf die Mitte des Tastenoberteils 2 zur Betätigung des zentralen Schalters ausgeübt wird, ergibt sich folgender Funktionsablauf:
    Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, wird der zentrale bewegliche Kontakt 54 dann, wenn ein nach unten gerichteter Druck auf das Tastenoberteil 2 ausgeübt wird, mittels des Vorsprungs 52, der an dem gummielastischen Blatt 5 ausgebildet ist, nach unten gedrückt, so daß er klickförmig umspringt und in Berührung mit dem kreisförmigen feststehenden Kontakt gelangt wodurch der zentrale Schalter 430 eingeschaltet wird. Wenn der Druck freigegeben wird, wird das Tasten­ oberteil 2 unter der Einwirkung der durch die Schraubenfeder 36 ausgeübten, nach oben gerichteten Kraft in seine ursprüngliche Position zurückgeführt, wobei der zentrale bewegliche Kontakt 54 wieder klickförmig zurückspringt, so daß der zentrale Schalter 430 abgeschaltet wird.
  • (2) Wenn ein nach unten gerichteter Druck auf das Tastenoberteil 2 an demjenigen peripheren Tastenoberteilabschnitt ausgeübt wird, der einem Schalter der ersten Stufe entspricht, ergibt sich folgender Ablauf:
    Wie sich aus den Fig. 5 und 6 erschließt, wird der Betätigungsstift 21 bei der Ausübung eines nach unten gerichteten Drucks auf denjenigen Abschnitt des Tastenoberteils 2, der einem Schalter der ersten Stufe entspricht, in Richtung zu der Druckeinwirkungsrichtung bzw. -stelle verkippt, während das halbkugelförmige Rollelement 30 eine rollförmige Bewegung in derjenigen Richtung ausführt, die durch den Pfeil RA angegeben ist. Hierbei ist anzumerken, daß das Zentrum OX der Rollbewegung des Tastenoberteils 2 vorzugsweise in dem Zentrum des zentralen feststehenden Kontakts 53 liegt, d. h. mit diesem übereinstimmt. Da das untere Ende des Gleitelements 38 sich fast in Berührung mit dem beweglichen Dachabschnitt 5A des elastischen Blatts 5 befindet, wenn sich der Betätigungsstift 21 in seiner neutralen Position befindet, wird der bewegliche Kontakt 51b bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Anlage mit dem feststehenden Kontakt 41b gebracht, so daß der Schalter der ersten Stufe eingeschaltet wird, was dadurch erreicht wird, daß das Gleitelement 38 nach unten aufgrund einer Rollbewe­ gung des Rollelements 30 um eine Strecke bewegt wird, die äquivalent ist zu dem Spalt zwischen der Unterseite des beweglichen Kontakts 51b und der oberseitigen Oberfläche des feststehenden Kontakts 41b. In diesem Zustand befindet sich, wie dies aus Fig. 10 ersichtlich ist, das Gleitelement 38 in seiner untersten Position und steht hierbei unter der Einwirkung der von der Feder 39 ausgeübten Federkraft, wobei die Eingriffshaken 382 mit den Schultern 33S in Eingriff stehen, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 7A beschrieben ist. In dieser Position wird der Schalter 410a der ersten Stufe durch Druckbetätigung mittels des Gleitelements 38 in die eingeschaltete Position gebracht, wohingegen sich der zentrale Schalter 430 in seiner ausge­ schalteten Stellung befindet.
Da das Gleitelement 38 nicht weiter nach unten bewegt werden kann, führt ein weiterer Druck, der auf das Tastenoberteil 2 ausgeübt wird, dazu, daß das Gleitelement 38 zwangsweise in die Aufnahmebohrung 33 hinein bewegt wird (dies ist in Fig. 11 dargestellt), so daß das halbkugel­ förmige Rollelement 30 eine weitere Rollbewegung in derjenigen Richtung ausführt oder ausführen kann, die durch den in Fig. 11 gezeigten Pfeil RB angegeben ist. Diese fortgesetzte Rollbewegung des Rollelements 30 wird mit Hilfe des Tastenoberteils 2 erreicht, wobei als Folge hiervon eine Betätigungseinrichtung 35 oder zwei benachbarte Betätigungseinrichtungen 35 in Eingriff mit einem oder zwei der zugehörigen Schalter 420 der zweiten Stufe gelangt/gelangen, um diesen oder diese in die Einschaltstellung durch Druckbetätigung zu bringen. Dies ist in Fig. 13 dargestellt. Hierbei ist anzumerken, daß sich der zentrale Schalter 430 dabei in der ausge­ schalteten Stellung befindet.
  • (3) Wenn ein nach unten gerichteter Druck auf das Tastenoberteil 2 an einem Umfangsbereich des Tastenoberteils, der dem Schalter der zweiten Stufe entspricht, ausgeübt wird, ergibt sich folgender Funktionsablauf:
    Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, wird dann, wenn ein nach unten gerichteter Druck auf das Tastenoberteil 2 an einem einem Schalter der zweiten Stufe entsprechenden Abschnitt des Tastenoberteils ausgeübt wird, das Rollelement 30 in derjenigen Richtung rollförmig bewegt, die durch den Pfeil RB angegeben ist. Auch in diesem Fall wird oder werden ein oder zwei der Schalter der ersten Stufe, die in derjenigen Richtung angeordnet sind, in der der Betätigungsstift 21 verkippt wird, betätigt und in die eingeschaltete Position gebracht. Eine weitere Rollbewe­ gung des halbkugelförmigen Rollelements 30 bewirkt, daß die Betätigungseinrichtung 35e in Anlage mit der oberseitigen Oberfläche der Haube 5D gebracht wird (Fig. 12), und es führt eine weitere Rollbewegung des Rollelements dazu, daß der Schalter 420e der zweiten Stufe einge­ schaltet wird (Fig. 13). Hierbei ist anzumerken, daß sich der zentrale Schalter 430 in seiner ausgeschalteten Position befindet.
  • (4) Wenn derjenige Abschnitt des Tastenoberteils 2, der entweder einem Schalter der ersten Stufe oder einem Schalter der zweiten Stufe entspricht, durch Verkippen des Betätigungsstifts nach unten gedrückt wird, während das Zentrum des Tastenoberteils 2 in seiner abwärts gedrückten Stellung gehalten bleibt, ergibt sich folgender Funktionsablauf:
    Durch diese Betätigung können drei Arten von Schaltern, nämlich der zentrale Schalter 430, der Schalter 410 der ersten Stufe und der Schalter 420 der zweiten Stufe gleichzeitig in ihren eingeschalteten Stellungen gehalten werden.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ist bei einer Fernsteuerung für ein Autonaviga­ tionssystem einsetzbar. Bei einem solchen Einsatz können die Schalter 410a bis 410d der ersten Stufe dazu benutzt werden, die Richtung der Bewegung eines Cursors auf einem Monitor des Autonavigationssystems anzuzeigen. Genauer gesagt, wird dann, wenn der Schalter 410a der ersten Stufe eingeschaltet wird, angenommen, daß hiermit die nach oben gerichtete Richtung angezeigt wird. Wenn der Schalter 410b der ersten Stufe eingeschaltet wird, wird angenommen, daß dies die nach rechts weisende Richtung angibt. In gleichartiger Weise wird dann, wenn der Schalter 410c der ersten Stufe eingeschaltet wird, angenommen, daß dies die nach unten weisende Richtung bezeichnet, wohingegen dann, wenn der Schalter 410d der ersten Stufe eingeschaltet wird, davon ausgegangen wird, daß dies die nach links weisende Richtung angibt.
In diesem Fall kann die Erregung bzw. Betätigung der Schalter 420 der zweiten Stufe dazu benutzt werden, die Geschwindigkeit der Bewegung des Cursors zu erhöhen. Wenn der Schalter 410a der ersten Stufe eingeschaltet wird und zusätzlich der Schalter 420e oder 420h der zweiten Stufe eingeschaltet wird, wird die Geschwindigkeit der Bewegung des Cursors in der nach oben weisenden Richtung erhöht. Wenn der Schalter 410c der ersten Stufe eingeschaltet und wenn der Schalter 420f oder 420g der zweiten Stufe betätigt wird, wird die Geschwindig­ keit der Bewegung des Cursors in der nach unten weisenden Richtung erhöht. Wenn der Schalter 410b der ersten Stufe eingeschaltet wird und wenn der Schalter 420e oder 420f der zweiten Stufe aktiviert wird, wird die Geschwindigkeit der Bewegung des Cursors in der nach rechts weisenden Richtung erhöht. Wenn der Schalter 410d der ersten Stufe eingeschaltet wird und wenn der Schalter 420g oder 420h der zweiten Stufe eingeschaltet wird, wird die Geschwindig­ keit der Bewegung des Cursors in der nach links weisenden Richtung erhöht.
Wie vorstehend beschrieben, werden bei der erfindungsgemäßen Tastschalteranordnung unterschiedliche Betätigungsgefühle bei der Betätigung der Schalter der ersten Stufe bzw. der Schalter der zweiten Stufe dadurch vermieden, daß sowohl die Schalter der ersten Stufe als auch die Schalter der zweiten Stufe auf dem gleichen Kreis auf einer gedruckten Leiterplatte und einem gummielastischen Blatt, das einen Bestandteil des multidirektionalen Tastschalters bildet, angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung wird zusätzlich auch der Raumausnutzungsfaktor verbessert und ferner eine Verringerung der Anzahl von benötigten Komponententeilen im Vergleich mit der herkömmlichen Ausgestaltung erreicht, bei der die Schalter der ersten Stufe und die der zweiten Stufe auf separaten Blättern ausgebildet sind.
Bei der erfindungsgemäßen Tastschalteranordnung werden die das Tastenoberteil vorspannende Schraubenfeder, die das halbkugelförmige Rollelement vorspannende Schraubenfeder und die die Gleitelementbewegung erzeugende Feder verwendet. Es ist ersichtlich, daß das Betätigungsge­ fühl bei der Betätigung des Tastenoberteils in einfacher Weise dadurch reguliert werden kann, daß die Belastung bzw. die Vorspannung oder die Stärke dieser Federn variiert wird.
Bei der erfindungsgemäßen Tastschalteranordnung kann der Benutzer noch deutlicher wahrneh­ men, daß der Schalter 420 der zweiten Stufe zusätzlich betätigt worden ist, indem entweder die Schalter der ersten Stufe oder die Schalter der zweiten Stufe, insbesondere die Schalter der zweiten Stufe, so ausgelegt werden, daß sich bei ihrer Betätigung ein Klickgefühl für den Benutzer ergibt.

Claims (14)

1. Multidirektionale Tastschalteranordnung, die zur selektiven Betätigung einer Mehrzahl von Schaltern ausgelegt ist und folgende Merkmale umfaßt:
eine Substratplatineneinrichtung (4), auf der erste feststehende Kontakte (41a bis 41d) und zweite feststehende Kontakte (42e bis 42h) für eine Mehrzahl von Schaltern (410a bis 410d) einer ersten Stufe und einer Mehrzahl von Schaltern (420e bis 420h) einer zweiten Stufe angeordnet sind, wobei die Schalter der ersten Stufe von anderer Art als die Schalter der zweiten Stufe sind und die ersten feststehenden Kontakte (41a bis 41d) und die zweiten feststehenden Kontakte (42e bis 42h) abwechselnd auf einem gemeinsamen Kreis angeordnet sind,
erste und zweite bewegliche Kontakte (51a bis 51d, 52e bis 52h), die so angeordnet sind, daß sie den jeweils zugeordneten ersten und zweiten feststehenden Kontakten gegenüber­ liegen und mit diesen zur Bildung der Schalter der ersten Stufe bzw. der Schalter der zweiten Stufe zusammenwirken,
eine Rolleinrichtung (10, 30), die eine erste und eine zweite Betätigungseinrichtung (350, 35e, 35g) aufweist, die so angeordnet sind, daß sie jeweils oberhalb der ersten und zweiten beweglichen Kontakte liegen und als Reaktion auf externe Kräfte betätigbar sind, die in einer gewünschten Richtung um den Mittelpunkt des gemeinsamen Kreises herum ausgeübt werden, um hierdurch einen oder mehrere zugeordnete Schalter der ersten und der zweiten Stufe zu betätigen, und
ein Tastenoberteil (2), das an der Rolleinrichtung (10, 30) angebracht und dazu ausge­ legt ist, eine Rollbewegung der Rolleinrichtung (10, 30) als Reaktion auf externe, auf das Tastenoberteil (2) ausgeübte Kräfte zu erzielen, wobei eine Rollbewegung der Rolleinrichtung (10, 30) in einer beliebigen gewünschten Richtung ein Einschalten des oder der zugeordneten Schalter der ersten Stufe bewirkt und eine weitere fortgesetzte Rollbewegung der Rolleinrichtung (10, 30) in der gleichen Richtung zu einer Betätigung des oder der zugeordneten Schalter der zweiten Stufe führt.
2. Tastschalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler feststehender Kontakt (53) vorgesehen ist, der auf der Substratplatineneinrichtung (4) in dem Mittelpunkt des gemeinsamen Kreises angeordnet ist, daß ein zentraler beweglicher Kontakt (54) vorgesehen ist, der so angeordnet ist, daß er dem zentralen feststehenden Kontakt (53) gegenüberliegt, daß die Rolleinrichtung (10, 30) eine Aufnahmebohrung (31) aufweist, die sich entlang der Mittelachse der Rolleinrichtung (10, 30) durch diese hindurch erstreckt, und daß das Tastenoberteil (2) einen Betätigungsstift (21) aufweist, der an der Unterseite des Betätigungs­ oberteils (2) angebracht ist und in die Aufnahmebohrung (31) durch die Rolleinrichtung (10, 30) eingeführt ist sowie dazu ausgelegt ist, den zentralen beweglichen Kontakt (54) zu betätigen und/oder die Rolleinrichtung (10, 30) zur Rollbewegung zu veranlassen.
3. Tastschalteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Vor­ spannung des Tastenoberteils (2) dienende Feder (36) vorhanden ist, die zwischen dem Tasten­ oberteil (2) und der Rolleinrichtung (10, 30) angeordnet ist und eine derartige Vorspannkraft ausübt, daß das Tastenoberteil (2) sich von der Rolleinrichtung (10, 30) wegzubewegen versucht, und daß das Tastenoberteil (2) an seiner Unterseite mindestens ein von der Unterseite nach unten verlaufendes, integral ausgebildetes Eingriffsstück (22) aufweist, das mit einem in der Rolleinrichtung (10, 30) ausgebildeten Eingriffsloch in Eingriff steht, um hierdurch ein Austreten des Tastenoberteils (2) aus der Aufnahmebohrung (31) zu verhindern.
4. Tastschalteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollein­ richtung (10, 30) ein halbkugelförmiges, schalenförmiges Rollelement (30), das eine halbkugel­ förmige Außenumfangsfläche aufweist, und ein Gehäuse (10) umfaßt, in dem das Rollelement (30) aufgenommen ist und das eine halbkugelförmige Innengleitwandoberfläche (11b) aufweist, die mit der halbkugelförmigen Außenumfangsoberfläche des Rollelements (30) in gleitender Berührung steht, und daß das Gehäuse an seinem oberen Ende eine Öffnung aufweist, durch die die oberseitige Oberfläche des Rollelements (30) nach außen freiliegt, wobei das Tastenoberteil (2) aus der Öffnung hervorsteht.
5. Tastschalteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrat­ platineneinrichtung (4) eine gedruckte Leiterplatte (4), an oder in der die ersten und zweiten feststehenden Kontakte (41a bis 41d, 42e bis 42h) ausgebildet sind, und ein gummielastisches Blatt (5) aufweist, das auf der oberseitigen Oberfläche der gedruckten Leiterplatte (4) aufliegt und das an seiner Unterseite mit Ausnehmungen versehen ist, die den jeweiligen feststehenden Kontakten entsprechen, wobei diejenigen Abschnitte des gummielastischen Blatts (5), die die oberen Wände der Ausnehmungen bilden, bewegliche Dachabschnitte (5A, 5D) darstellen, an deren Unterseiten die zugeordneten beweglichen Kontakte ausgebildet sind, und daß die Rolleinrichtung (10, 30) oberhalb des gummielastischen Blatts (5) angeordnet ist.
6. Tastschalteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder der feststehenden Kontakte (41a bis 41d, 42e bis 42h) zwei verzahnte, kammförmige Elektroden umfaßt.
7. Tastschalteranordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das halbkugelförmige Rollelement (30) einen integral ausgebildeten zylindrischen Hülsenabschnitt (30C) aufweist, der sich von der Unterseite des Rollelements nach unten erstreckt, daß die Aufnahmebohrung (31) zur Aufnahme des Betätigungsstifts (21) so ausgebildet ist, daß sie durch den zylindrischen Hülsenabschnitt hindurch geht, und daß das Rollelement (30) eine Vorspannfeder (37) enthält, die zwischen der Unterseite des Rollelements und dem gummielasti­ schen Blatt (5) derart angeordnet ist, daß sie den zylindrischen Hülsenabschnitt umgibt, wobei die Vorspannfeder (37) dazu ausgelegt ist, eine Vorspann kraft zu erzeugen, durch die das Rollelement stets in Berührung mit dem Gehäuse gedrückt wird.
8. Tastschalteranordnung nach Anspruch 4, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Gleitelemente (38) oberhalb der jeweiligen beweglichen, den ersten feststehenden Kontakten (41a bis 41d) entsprechenden Dachabschnitten (5A) angeordnet sind, daß in dem Rollelement (10, 30) Aufnahmelöcher zur Aufnahme der Gleitelemente (38) derart ausgebildet sind, daß die Gleitelemente in einer parallel zu der Mittelachse verlaufenden Richtung gleitverschieblich bewegbar sind, und daß Federn (39) vorhanden sind, durch die auf die zugehörigen Gleitelemen­ te (38) eine Vorspannkraft ausgeübt wird, durch die die Gleitelemente in eine aus den Aufnah­ melöchern (33) herausführende Richtung gedrückt werden und daß die Gleitelemente (38) Eingriffsabschnitte aufweisen, die mit den zugehörigen Aufnahmelöchern (33) zum Verhindern eines Herauswanderns der Gleitelemente aus den Aufnahmelöchern in Eingriff bringbar sind.
9. Tastschalteranordnung nach Anspruch 4, 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das gummielastische Blatt (5) integral ausgebildete kegelstumpfförmige Kappen (5D) zum Umschließen der jeweiligen zweiten feststehenden Kontakte (42e bis 42h) aufweist, daß die Kappen jeweils einen verdickten beweglichen Dachabschnitt umfassen, der von einer verdünnten Umfangswand umgeben ist, daß die beweglichen Dachabschnitte der Kappen an ihren Untersei­ ten ausgebildete, zugeordnete bewegliche Kontakte tragen, und daß die Betätigungseinrichtung dazu ausgelegt ist, auf die Oberseiten der beweglichen Dachabschnitte der Kappen nach unten zu drücken.
10. Tastschalteranordnung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft, die von der das Rollelement (10, 30) vorspannenden Feder (37) ausgeübt wird, größer ist als die Vorspannkraft der das Tastenoberteil (2) vorspan­ nenden Feder (36).
11. Tastschalteranordnung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verkippungswinkel (h2), um den der Betätigungsstift (21) zur Einschal­ tung der Schalter der zweiten Stufe verkippt werden muß, größer ist als der Kippwinkel (h1), um den der Betätigungsstift (21) zur Einschaltung der Schalter der ersten Stufe verkippt werden muß.
12. Tastschalteranordnung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der ersten und zweiten feststehenden Kontakte auf dem gemeinsa­ men Kreis mit gleichen Winkelabständen angeordnet ist.
13. Tastschalteranordnung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale feststehende Kontakt (53) eine C-förmige äußere Elektrode (531) und eine kreisförmige Elektrode (532) umfaßt, die innerhalb der äußeren Elektrode (531) angeordnet ist.
14. Tastschalteranordnung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale bewegliche Kontakt (54) eine Schnappplatte ist, die aus einem dünnen elastischen metallischen Material besteht und eine nach oben gewölbte kugelförmige Oberfläche aufweist sowie auf der C-förmigen äußeren Elektrode (531) aufliegt.
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