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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine in mehreren Richtungen
wirksame Eingabevorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Wie
in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-235241 offenbart
ist, ist bereits eine in mehreren Richtungen wirksame Eingabevorrichtung vorgeschlagen
worden, die im großen
und ganzen ein Gehäuse
mit einer offenen Oberseite, ein an dem offenen Ende des Gehäuses angeordnetes
Abdeckelement, ein im Inneren des Gehäuses gehaltenes Schalterelement
sowie einen Steuerhebel zum Betätigen
des Schalterelements aufweist.
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Das
Schalterelement ist gebildet durch einen zentralen feststehenden
Kontakt, eine Mehrzahl von peripheren feststehenden Kontakten, einen
gemeinsamen Kontakt sowie eine bewegliche Kontaktplatte, wobei diese
Elemente auf der inneren Bodenfläche des
Gehäuses
vorgesehen sind. Die bewegliche Kontaktplatte befindet sich stets
in Berührung
mit dem gemeinsamen Kontakt und ist von dem zentralen feststehenden
Kontakt sowie den peripheren feststehenden Kontakten getrennt.
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Der
Steuerhebel ist im Inneren des Gehäuses kippbar gehalten, und
sein oberes Ende ragt aus dem Abdeckelement nach außen heraus.
Der Steuerhebel ist mit einem Flanschbereich versehen, der eine
Mehrzahl von Schwenk punktbereichen aufweist, die der unteren Oberfläche des
Abdeckelements zugewandt sind, wobei ein elastischer Bereich außerhalb
von den Schwenkpunktbereichen ausgebildet ist.
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Wenn
bei dieser in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung der
Steuerhebel in einer neutralen Position ist, ist die bewegliche
Kontaktplatte von dem zentralen feststehenden Kontakt und den peripheren
feststehenden Kontakten getrennt, wodurch ein ausgeschalteter Schalterzustand
gebildet ist. Wenn der Steuerhebel in einer beliebigen Richtung
gekippt wird, drückt
aufgrund der Tatsache, daß er
eine Kippbewegung auf einem auf der Kipprichtung entgegengesetzten
Seite angeordneten Schwenkpunktbereich ausführt, der in Kipprichtung angeordnete
elastische Bereich gegen den Umfangsrand der beweglichen Kontaktplatte,
und das untere Ende des Steuerhebels drückt auf die Mitte der beweglichen
Kontaktplatte. Da der in Kipprichtung angeordnete, periphere feststehende
Kontakt sowie der zentrale feststehende Kontakt somit über die
bewegliche Kontaktplatte elektrisch verbunden werden, erhält man einen
eingeschalteten Schalterzustand. Selbst wenn die bewegliche Kontaktplatte nicht
mit dem zentralen feststehenden Kontakt in Berührung steht, wird dann, wenn
sie durch Kippen des Steuerhebels in einer beliebigen Richtung mit
dem peripheren feststehenden Kontakt in Kontakt gebracht wird, der
elastische Bereich somit weiter gebogen, wodurch die bewegliche
Kontaktplatte mit dem zentralen feststehenden Kontakt in Kontakt
gebracht wird.
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Da
jedoch bei dieser in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung
die bewegliche Kontaktplatte durch den elastischen Bereich des Steuerhebels
mit dem peripheren feststehenden Kontakt in Berührung gebracht wird, ist es
unmöglich,
den Kontaktdruck der beweglichen Kontaktplatte auf den peripheren
feststehenden Kontakt zu erhöhen,
was zu Fehlern hinsichtlich der Kontinuität führt. Ferner müssen ein
zentraler feststehender Kontakt sowie eine Mehrzahl von peripheren
feststehenden Kontakten um den zentralen feststehenden Kontakt herum
auf der inneren Bodenfläche
des Gehäuses
vorgesehen werden, und zur Anordnung dieser feststehenden Kontakte
ist ein großer
Raum erforderlich. Dies vergrößert das
Gehäuse
und behindert die Größenreduzierung
der Vorrichtung.
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Zum
Beseitigen der vorstehend genannten Nachteile hat die Anmelderin
bereits eine in mehreren Richtungen wirkende Eingabevorrichtung
vorgeschlagen, wie sie in der
DE-198 29 811 A1 beschrieben und dargestellt
ist.
17 zeigt eine Schnittansicht
dieser in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung,
18 zeigt eine Draufsicht
auf ein Antriebselement und einen oberen beweglichen Kontakt dieser
Eingabevorrichtung, und
19 zeigt eine
Bodenansicht eines Abdeckelements der in mehreren Richtungen wirksamen
Eingabevorrichtung.
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Die
bereits vorgeschlagene, in mehreren Richtungen wirksame Eingabevorrichtung
besitzt ein Gehäuse 101 und
ein Abdeckelement 102, die einen Aufnahmeraum 100 bilden,
einen Steuerhebel 103, der im Inneren des Aufnahmeraums 100 kippbar
gehalten ist und aus dem Abdeckelement 102 herausragt,
einen unteren feststehenden Kontakt 104 in dem Gehäuse 101,
eine untere bewegliche Kontaktplatte 105 gegenüber dem
unteren feststehenden Kontakt 104, obere feststehende Kontakte 106a–106h,
die in regelmäßigen Abständen in
Umfangsrichtung an dem Abdeckelement 102 angeordnet sind
(s. 19), eine obere
bewegliche Kontaktplatte 107 mit nahezu kreisförmigem Umriß, die den oberen
feststehenden Kontakten 106a–106h zugewandt gegenüberliegend
angeordnet ist, sowie eine Schraubenfeder 108 zum Drücken der
oberen beweglichen Kontaktplatte 107 gegen die oberen feststehenden
Kontakte 106a–106h.
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Wie
in 17 zu sehen ist,
besitzt die in mehreren Richtungen wirksame Eingabevorrichtung ferner
ein Antriebselement 109 zum Abstützen der oberen beweglichen
Kontaktplatte 107, ein Verbindungselement 110 zum
Verbinden des Gehäuses 101 und
des Abdeckelements 102 sowie einen gemeinsamen Kontakt 111.
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Wenn
der Steuerhebel 103 gekippt wird, wie dies in 17 gezeigt ist, tritt die
untere bewegliche Kontaktplatte 105. in Kontakt mit dem
unteren feststehenden Kontakt 104, und die obere bewegliche Kontaktplatte 107 neigt
sich auf einen oder zwei der oberen feststehenden Kontakte 106,
während
sie sich von den anderen oberen feststehenden Kontakten 106 trennt.
In 17 zeigen unterbrochene
Linien den Zustand der Kontinuität
hinsichtlich der Elemente, nämlich
der oberen feststehenden Kontakte 106, der oberen beweglichen
Kontaktplatte 107, der Schraubenfeder 108, des
gemeinsamen Kontakts 111, der unteren beweglichen Kontaktplatte 105 und des
unteren feststehenden Kontakts 104.
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Die
vorstehend beschriebene Konfiguration gewährleistet eine zuverlässige Kontaktherstellung und
Trennung zwischen der unteren beweglichen Kontaktplatte 105 und
dem unteren feststehenden Kontakt 104 sowie eine zuverlässige Kontaktherstellung
und Trennung zwischen der oberen beweglichen Kontaktplatte 107 und
den oberen feststehenden Kontakten 106a–106h, wodurch Defekte
hinsichtlich der Kontinuität
vermieden werden. Da ferner der untere feststehende Kontakt 104 und
die oberen fest stehenden Kontakte 106a–106h an separaten Elementen
angebracht sind, ist es möglich,
die Größe der in
mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung zu reduzieren.
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Bei
dieser in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung sind
die acht oberen feststehenden Kontakte 106a–106h an
dem Außenumfang
des Abdeckelements 102 angeordnet, wie dies in 19 gezeigt ist, um auf das
Kippen des Steuerhebels 103 in verschiedenen Richtungen
zu reagieren. Zur Reduzierung der Anzahl von Komponenten kann man
möglicherweise
die feststehenden Kontakte 106b, 106d, 106f und 106h weglassen,
die in den schräg
verlaufenden Richtungen angeordnet sind. In diesem Fall wird zum
Beispiel beim Kippen des Steuerhebels 103 in einer schrägen Richtung,
wie sie in 19 durch
den Pfeil angedeutet ist, die bewegliche Kontaktplatte 107 gleichzeitig
mit den feststehenden Kontakten 106e und 106g beidseits
des feststehenden Kontakts 106f in Kontakt gebracht, da
der feststehende Kontakt 106f nicht vorhanden ist. Wenn diese
beiden Schalter gleichzeitig eingeschaltet werden, läßt sich
die Feststellung treffen, daß der
Steuerhebel 103 in Richtung des Pfeils gekippt worden ist.
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Da
die bewegliche Kontaktplatte 107 bei dieser in mehreren
Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung einen nahezu kreisförmigen Umriß aufweist, wie
dies in 18 gezeigt ist,
wird jedoch bei einem Neigen derselben durch Kippen des Steuerhebels 103,
wie es in 17 gezeigt
ist, ihr Ende an einem einzigen Punkt mit der unteren Oberfläche des
Abdeckelements 102 in Berührung gebracht. Aus diesem
Grund kann der Steuerhebel 103 nur in einem begrenzten
Bereich beide Schalter gleichzeitig in zuverlässiger Weise einschalten. Es
ist ein Totbereich vorhanden, in dem die Schalter nicht eingeschaltet wer den,
wodurch sich die Detektionsgenauigkeit in den schräg verlaufenden
Richtungen vermindert.
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Aus
der
DE 44 10 201 A1 ist
ein sogenannter Quadrantenschalter bekannt, also ein Schalter, der insgesamt
vier Kipprichtungen aufweist. Pro Quadrant ist ein Einzelschalter
vorhanden. Es gibt eine sogenannte Y-Wippe und eine X-Wippe. Damit
ist ein diagonales Kippen nicht möglich bzw. nicht nachweisbar,
so dass die Auslösung
oder Detektionsgenauigkeit bei diesem Schalter relativ gering ist.
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In Übereinstimmung
mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt die
DE 44 43 726 A1 eine in
mehreren Richtungen wirksame Eingabevorrichtung, bei der ebenfalls
nur vier Kipprichtungen möglich
sind. Die
DE 21 08 912
A zeigt ebenso wie die
DE 34 26 922 A1 einen mehrere Schaltstellungen
aufweisenden Schalter. Aus der erstgenannten Druckschrift (DE' 912) ist ein Betätigungsglied ähnlich einer
Taumelscheibe bekannt, an deren Oberfläche mehrere Tastdruckpunkte
angeordnet sind. Es sind nur vorbestimmte Kipprichtungen möglich, wobei
durch spezielle mechanische Maßnahmen
(vorstehende Rippen an der Taumelscheibe) andere als die Soll-Kipprichtungen
gesperrt werden. Bei der zweitgenannten Druckschrift (DE' 922) ist eine Druckplatte
vorhanden, die in jeweils eine von mehreren Richtungen bewegt werden
kann. Um die jeweiligen Richtungen zu erkennen, besitzt dieser bekannte
Schalter insgesamt acht diskrete Einzelschalter. Dies ist aufwendig.
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Aus
der
EP 0 632 475 A1 ist
ein sogenannter Joystick bekannt. Bei diesem Joystick wird zum Erkennen
einer Betätigungsrichtung
des Sticks jeweils exakt ein Schalter betätigt, während sämtliche übrigen Schalter nicht betätigt werden.
Um also eine hohe Auflösung
zu erzielen, muss eine entsprechend große Anzahl von Einzelschaltern
verwendet werden.
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Zur
Lösung
der genannten Probleme ist es Aufgabe der Erfindung, eine zuverlässigere,
in mehreren Richtungen wirksame Eingabevorrichtung anzugeben, die
eine höhere
Detektionsgenauigkeit in den schräg verlaufenden Richtungen schafft.
Gelöst wird
diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
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Wenn
der erste Schalter und der zweite Schalter durch Kippen des Steuerhebels
gleichzeitig eingeschaltet/ausgeschaltet werden, wird ein Kontakt
zwischen dem geneigten Flanschelement und dem Abstützelement
entlang einer Linie oder an zwei Punkten hergestellt. Bei dem Kippvorgang
wird der Betätigungsschaft
des Steuerhebels natürlich
bzw. selbsttätig
in eine derartige Richtung korrigiert, daß er sich stabilisiert. Als
Ergebnis hiervon ist es möglich,
den ersten Schalter und den zweiten Schalter gleichzeitig einzuschalten/auszuschalten
und dadurch eine zuverlässige
in mehrere Richtungen wirksame Eingabevorrichtung zu schaffen, bei
der die Detektionsgenauigkeit in schräg verlaufenden Richtungen hoch
ist.
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Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden
anhand der zeichnerischen Darstellungen bevorzugter Ausführungsbeispiele
noch näher
erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Schnittansicht einer
in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung in einem unbetätigten Zustand
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Draufsicht auf ein
Gehäuse
der in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung;
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3 eine Draufsicht auf eine
obere bewegliche Kontaktplatte der in mehreren Richtungen wirksamen
Eingabevorrichtung;
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4 eine Bodenansicht eines
Abdeckelements zum Halten von oberen feststehenden Kontakten der
in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung;
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5 eine Schnittansicht unter
Darstellung eines Kippvorgangs bei der in mehreren Richtungen wirksamen
Eingabevorrichtung;
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6 eine Schnittansicht unter
Darstellung eines Druckbeaufschlagungsvorgangs der in mehreren Richtungen
wirksamen Eingabevorrichtung;
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7 eine Ansicht zur Erläuterung
des Betriebsprinzips der in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung;
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8 eine Ansicht zur Erläuterung
der Beziehung zwischen der Kipprichtung eines Steuerhebels und der
Kontaktposition der in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung;
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9 eine Schnittansicht einer
in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung in einem unbetätigten Zustand
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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10 eine Bodenansicht eines
Abdeckelements zum Halten von oberen feststehenden Kontakten der
in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung;
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11 eine Schnittansicht einer
in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung in einem unbetätigten Zustand
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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12 eine Draufsicht auf eine
obere bewegliche Kontaktplatte der in mehreren Richtungen wirksamen
Eingabevorrichtung;
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13 eine Draufsicht auf eine
obere bewegliche Kontaktplatte bei einer in mehreren Richtungen
wirksamen Eingabevorrichtung gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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14 eine Draufsicht auf eine
obere bewegliche Kontaktplatte bei einer in mehreren Richtungen
wirksamen Eingabevorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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15 eine Bodenansicht unter
Darstellung des Überlappungszustands
einer oberen beweglichen Kontaktplatte und eines Abdeckelements
bei einer in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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16 eine Draufsicht auf eine
obere bewegliche Kontaktplatte bei einer in mehreren Richtungen
wirksamen Eingabevorrichtung gemäß einem siebten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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17 eine Schnittansicht unter
Darstellung eines Kippvorgangs bei einer in mehreren Richtungen
wirksamen Eingabevorrichtung, wie sie bisher vorgeschlagen wurde;
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18 eine Draufsicht auf eine
obere bewegliche Kontaktplatte bei der in mehreren Richtungen wirksamen
Eingabevorrichtung gemäß 17; und
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19 eine Bodenansicht eines
Abdeckelements zum Halten von oberen feststehenden Kontakten bei
der in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung gemäß 17.
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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Wie
in 1 und 2 zu sehen ist, ist ein aus Kunstharzmaterial
gebildetes Gehäuse 1 an
seinem oberen Ende offen, wobei das Gehäuse in der Draufsicht achteckig
ausgebildet ist. Auf der inneren Bodenfläche des Gehäuses 1 ist ein unterer
feststehender Kontakt 2 in der Mitte angeordnet, und zwei
gemeinsame Kontakte 3 sind an der Peripherie angeordnet.
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Der
untere feststehende Kontakt 2 und die gemeinsamen Kontakte 3 sind
auf die Außenseite des
Gehäuses 1 geführt und
bilden Anschlüsse 2a bzw. 3a.
In 2 zeigen schräg verlaufende
und unterbrochene Linien die Verbindung zwischen dem unteren feststehenden
Kontakt 2 und dem feststehenden Anschluß 2a sowie die Verbindung
zwischen den gemeinsamen Kontakten 3 und den gemeinsamen Anschlüssen 3a.
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Ferner
ist auf der inneren Bodenfläche
des Gehäuses 1 ein
sich über
einen Kreisbogenbereich erstreckender Vorsprung 1a ausgebildet,
der in Bezug auf den unteren feststehenden Kontakt 2 zentriert
ist. Wie in 1 und 2 zu sehen ist, sind Führungsöffnungen 1b jeweils
in den äußeren Seitenwänden des
Gehäuses 1 ausgebildet,
und vier Ausschnittbereiche 1c sind in winkelmäßigen Abständen von
90° in den
inneren Seitenwänden
auf der offenen Seite des Gehäuses 1 ausgebildet.
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Auf
der inneren Bodenseite des Gehäuses 1 ist
ferner eine kuppelförmige
untere bewegliche Kontaktplatte 4 angeordnet, wobei die
Position derselben durch den Vorsprung 1a begrenzt wird.
Die untere bewegliche Kontaktplatte 4 befindet sich stets
in Kontakt mit den gemeinsamen Kontakten 3 und ist von dem
unteren feststehenden Kontakt 2 getrennt. Der untere feststehende
Kontakt 2 und die untere bewegliche Kontaktplatte 4 bilden
einen normalerweise offenen Schalter S1. Ein elastisches Druckbeaufschlagungselement 5 ist
innerhalb des Vorsprungs 1a derart angeordnet, daß es der
Mitte der oberen Oberfläche
der unteren beweglichen Kontaktplatte 4 zugewandt gegenüberliegt.
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Das
offene Ende des Gehäuses 1 ist
durch ein Abdeckelement 7 abgedeckt, das aus Kunstharzmaterial
oder einem anderen elektrischen Isolator hergestellt ist. Das Gehäuse 1 und
das Abdeckelement 7 definieren einen Aufnahmeraum 8.
Ein oberer feststehender Kontakt 10 ist an die untere Oberfläche des
Abdeckelements 7 angeformt, und das obere Ende eines Verbindungselements 9,
das eine Mehrzahl von Befestigungsschenkeln aufweist, ist auf dem
Abdeckelement 7 angeordnet. Die Befestigungsschenkel erstrecken
sich entlang der äußeren Seitenwand
des Gehäuses 1 nach
unten und sind an ihrem unteren Ende nach innen gebogen, wodurch das
Gehäuse 1 und
das Abdeckelement 7 miteinander verbunden sind.
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Wie
in 4 gezeigt ist, besitzt
das Abdeckelement 7 ein Durchgangsloch 7a in seiner
Mitte, und vier obere feststehende Kontakte 10 sind in
Umfangsrichtung in Abständen
von 90° um
die Öffnung 7a herum
angeordnet. Jeder der feststehenden Kontakte 10 besitzt
in etwa in seiner Mitte einen Vorsprung 10b, der etwas
nach unten ragt. Beim Anformen eines oberen feststehenden Kontakts 10 an
das Abdeckelement 7 ermöglicht
selbst dann, wenn die freiliegende Fläche des feststehenden Kontakts 10 aufgrund
von Schwankungen in den Formbedingungen oder dergleichen teilweise
mit Harz bedeckt wird, der Vorsprung 10b dem feststehenden
Kontakt 10, aus dem Harzmaterial herauszuragen, und auf
diese Weise ist ein zuverlässiger
Kontakt mit einer oberen beweglichen Kontaktplatte 11 ermöglicht.
Die oberen feststehenden Kontakte 10 erstrecken sich nach
unten und bilden Anschlüsse 10a,
und die Anschlüsse 10a sind
durch die Führungsöffnungen 1b (s. 1 und 2) hindurch aus dem Gehäuse 1 herausgeführt.
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Die
obere bewegliche Kontaktplatte 11 wird im Inneren des Aufnahmeraums 8 angeordnet.
Zwischen der oberen beweglichen Kontaktplatte 11 und der
inneren Bodenfläche
des Gehäuses 1 ist
eine leitfähige
Schraubenfeder 12 angeordnet, wobei sie zwischen der Umfangswand
des Gehäuses 1 und
dem Vorsprung 1a angeordnet ist. Das untere Ende der Schraubenfeder 12 befindet
sich in Berührung
mit leitfähigen
Bereichen 3b (dem in 2 schraffiert dargestellten
kreisbogenförmigen
Bereich), die die gemeinsamen Kontakte 3 und die gemeinsamen
Anschlüsse 3a verbinden,
wobei die gemeinsamen Kontakte 3 und die obere bewegliche
Kontaktplatte 11 über
die Schraubenfeder 12 stets elektrisch miteinander verbunden
sind. Die obe re bewegliche Kontaktplatte 11 wird durch
die Druckkraft der Schraubenfeder 12 gegen die oberen feststehenden
Kontakte 10 auf der unteren Oberfläche des Abdeckelements 7 gedrückt. Die
oberen feststehenden Kontakte 10 und die obere bewegliche
Kontaktplatte 11 bilden vier normalerweise geschlossene
Schalter S2.
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Die
obere bewegliche Kontaktplatte 11 ist an ein aus Harzmaterial
hergestelltes Antriebselement 13 angeformt, und der obere
Bereich des Antriebselements 13 ist in das Durchgangsloch 7a des
Abdeckelements 7 eingepaßt. Wie in 3 gezeigt ist, ist die obere bewegliche
Kontaktplatte 11 nahezu rhombisch bzw. quadratisch, wobei
sie an ihrem Umfang mit vier Vorsprüngen 11a, die eine
winkelmäßige Beabstandung
von 90° aufweisen,
sowie mit vier gerade verlaufenden Rändern 11b versehen
ist, die die Vorsprünge 11a verbinden.
Der in 3 schraffiert dargestellte
Bereich ist aus Metall hergestellt und dient als leitfähiger Bereich.
Die oberen Oberflächen der
Vorsprünge 11a sind
in Richtung auf ihre äußeren Enden
leicht abgeschrägt.
Die Vorsprünge 11a werden
in die Ausschnittbereiche 1c eingesetzt, die an der Innenwandung
des Gehäuses 1 (s. 1) ausgebildet sind, wodurch
ein Drehen derselben in Umfangsrichtung verhindert ist.
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Wenn
die obere bewegliche Kontaktplatte 11 gekippt wird, ermöglichen
die genannten abgeschrägten
oberen Oberflächen
der Vorsprünge 11a, daß die geraden
Kanten 11b der oberen beweglichen Kontaktplatte 11 entlang
einer Linie mit der unteren Oberfläche des Abdeckelements 7 in
Kontakt gebracht werden können,
ohne daß es
zu einer Beeinträchtigung
durch die Vorsprünge 11a kommt,
wie dies nachfolgend noch erläutert
wird. Die abgeschrägten
Bereiche sind somit zum Zweck des Freikommens ausgebil det, während die
Vorsprünge 11a lediglich
die Funktion der Verhinderung einer Rotationsbewegung besitzen.
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Das
Antriebselement 13 besitzt eine ovale, zentrale Öffnung 13a an
seinem Boden, in die der untere Endbereich eines aus Metall gebildeten
Steuerhebels 14 eingesetzt ist. Während sich der Steuerhebel 14 in
Axialrichtung in Bezug auf die zentrale Öffnung 13a bewegen
kann, ist er an einer Drehbewegung in Umfangsrichtung in Bezug auf
die zentrale Öffnung 13a gehindert,
und zwar aufgrund einer Festlegeverbindung mit dem ovalen Bereich
der zentralen Öffnung 13a.
Das obere Ende des Steuerhebels 14 ragt aus dem Abdeckelement 7 heraus,
und sein unteres Ende befindet sich in Berührung mit dem elastischen Druckbeaufschlagungselement 5.
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Als
nächstes
erfolgt eine Beschreibung eines Eingabevorgangs bei dieser in mehreren
Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung. Wenn der Steuerhebel 14 in
einer neutralen Position angeordnet ist, wie sie in 1 gezeigt ist, ist der normalerweise
geöffnete
Schalter S1 ausgeschaltet, da die untere bewegliche Kontaktplatte 4 von
dem unteren feststehenden Kontakt 2 getrennt ist, und die
vier normalerweise geschlossenen Schalter S2 sind eingeschaltet, da
die obere bewegliche Kontaktplatte 11 mit allen der oberen
feststehenden Kontakte 10 in Kontakt ist.
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Wenn
der in der neutralen Position angeordnete Steuerhebel 14 in
einer beliebigen Richtung gekippt wird, wie zum Beispiel der in 5 gezeigten Richtung, kippt
die obere bewegliche Kontaktplatte 11 um den als Schwenkpunkt
dienenden, auf der der Kipprichtung entgegengesetzten Seite angeordneten oberen
feststehenden Kontakt 10, und sie wird von den anderen
oberen feststehenden Kontakten 10 getrennt. Somit bleibt
der normalerweise geschlossene Schalter S2 entsprechend dem als
Schwenkpunkt dienenden, oberen feststehenden Kontakt eingeschaltet,
und die anderen normalerweise geschlossenen Schalter S2 werden ausgeschaltet.
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Durch
diesen Kippvorgang des Steuerhebels 14 übt das untere Ende des Steuerhebels 14 über das
Druckbeaufschlagungselement 5 Druck auf die untere bewegliche
Kontaktplatte 4 aus. Wenn die untere bewegliche Kontaktplatte 4 mit
dem unteren feststehenden Kontakt 2 in Berührung gebracht
wird, wird der normalerweise geschlossene Schalter S1 von seinem
eingeschalteten in seinen ausgeschalteten Zustand gebracht. Selbst
nach dem Einschalten des normalerweise offenen Schalters S1 kann
der Steuerhebel 14 noch weiter gekippt werden, bis der Vorsprung 11a der
oberen beweglichen Kontaktplatte 11 an dem Boden des Aussparungsbereichs 1c anliegt
(wobei dieser Zustand in 5)
dargestellt ist). Die dabei erfolgende Überhubbewegung wird durch eine
Kompressionsverformung des Druckbeaufschlagungselements 5 aufgenommen.
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Wenn
die auf den Steuerhebel 14 aufgebrachte Kippkraft aufgehoben
wird, kehrt aufgrund der Tatsache, daß die obere bewegliche Kontaktplatte 11 aufgrund
der Druckkraft der Schraubenfeder 12 in ihren Ausgangszustand
zurückkehrt,
auch der Steuerhebel 14 in die in 1 gezeigte neutrale Position zurück, und
alle vier normalerweise geschlossenen Schalter S2 werden wieder
eingeschaltet. Das Druckbeaufschlagungselement 5 und die
untere bewegliche Kontaktplatte 4 kehren ebenfalls aufgrund der
Elastizität
in ihren ursprünglichen
Zustand zurück,
und die untere bewegliche Kontaktplatte 4 trennt sich von
dem unteren feststehenden Kontakt 2, wodurch der normalerweise
offene Schalter S1 wieder ausgeschaltet wird. Dies gilt auch für den Fall, daß der Steuerhe bel 14 in
anderen Richtungen als der in 5 dargestellten
Richtung gekippt wird.
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Wenn
der Steuerhebel 14 in der in 1 gezeigten
neutralen Position niedergedrückt
wird, wird er entlang der zentralen Öffnung 13a des Antriebselements 13 gerade
nach unten bewegt, und er drückt über das
Druckbeaufschlagungselement 5 auf die untere bewegliche
Kontaktplatte 4, wie dies in 6 gezeigt
ist. Da sich die obere bewegliche Kontaktplatte 11 und
das Antriebselement 13 nicht bewegen, bleiben alle vier
der normalerweise geschlossenen Schalter S2 eingeschaltet. Wenn
die untere bewegliche Kontaktplatte 4 mit dem unteren feststehenden Kontakt 2 in
Kontakt tritt, wird der normalerweise geöffnete Schalter S1 von seinem
ausgeschalteten Zustand in seinen eingeschalteten Zustand umgeschaltet.
Durch Aufheben der auf den Steuerhebel 14 aufgebrachten
Druckbeaufschlagungskraft kehren das Druckbeaufschlagungselement 5 und
die untere bewegliche Kontaktplatte 4 aufgrund ihrer Eigenelastizität in den
ursprünglichen
Zustand zurück,
wodurch der normalerweise geöffnete
Schalter S1 wieder ausgeschaltet wird.
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Wenn
zum Beispiel ein Mikrocomputer mit dem Anschluß 2a des unteren feststehenden
Kontakts 2 sowie mit den Anschlüssen 10a der oberen feststehenden
Kontakte 10 verbunden ist, kann dieser die Kipprichtung
und die Drückbetätigung des Steuerhebels 14 auf
der Basis von Ein-/Aus-Signalen zwischen dem Anschluß 2a und
den Anschlüssen 10 detektieren.
Das heißt,
wenn sich der Steuerhebel 14 in der neutralen Position
befindet, sind alle vier normalerweise geschlossenen Schalter S2
eingeschaltet, während
der normalerweise geöffnete
Schalter S1 ausgeschaltet ist, wie dies vorstehend beschrieben wurde.
Der Mikrocomputer erhält
somit ein Aus-Signal von zwischen dem Anschluß 2a und den Anschlüssen 10a und stellt
somit fest, daß sich
der Steuerhebel 14 in einem unbetätigten Zustand befindet.
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Wenn
der Steuerhebel 14 in einer beliebigen Richtung (s. 5) gekippt wird, wird aufgrund
der Tatsache, daß der
normalerweise geöffnete
Schalter S1 sowie einer der vier normalerweise geschlossenen Schalter 52 eingeschaltet
sind, ein Leitungsweg über
den unteren feststehenden Kontakt 2, die untere bewegliche
Kontaktplatte 4, die gemeinsamen Kontakte 3, die
Schraubenfeder 12, die obere bewegliche Kontaktplatte 11 und
den oberen feststehenden Kontakt 10 zwischen dem Anschluß 2a und
dem eingeschalteten Anschluß 10a gebildet.
Auf der Basis dieses Ein-Signals
stellt der Mikrocomputer fest, daß der Steuerhebel 14 in
der zu dem eingeschalteten oberen feststehenden Kontakt 10 entgegengesetzten Richtung
gekippt worden ist.
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Wenn
der Steuerhebel 14 in der neutralen Position mit Druck
beaufschlagt wird (s. 6)
erhält der
Mikrocomputer Ein-Signale von dem Anschluß 2a und allen Anschlüssen 10a,
da der normalerweise offene Schalter S1 eingeschaltet ist, während alle vier
normalerweise geschlossenen Schalter S2 eingeschaltet bleiben, und
dadurch stellt der Mikrocomputer fest, daß der Steuerhebel 14 gedrückt worden ist.
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Als
weiteres Detektionsverfahren ist es möglich, den Mikrocomputer mit
dem Anschluß 2a des unteren
feststehenden Kontakts 2, den Anschlüssen 3a der gemeinsamen
Kontakte 3 sowie den Anschlüssen 10a der oberen
feststehenden Kontakte 10 zu verbinden. In diesem Fall überwacht
der Mikrocomputer den Ein-/Aus-Zustand des normalerweise geöffneten
Schalters S1, und er stellt fest, daß sich der Steuerhebel 14 in
einem unbetätigten Zustand befindet,
wenn er ein Aus-Signal von zwischen dem Anschluß 2a und den Anschlüssen 3a erhält.
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Wenn
der Mikrocomputer ein Ein-Signal von zwischen dem Anschluß 2a und
den Anschlüssen 3a erhält, löst dieses
Ein-Signal den Mikrocomputer aus, und dieser überwacht den Ein-/Aus-Zustand
der normalerweise geschlossenen Schalter S2. Wenn die Anschlüsse 3a und
alle vier Anschlüsse 10a eingeschaltet
sind, stellt der Mikrocomputer fest, daß der Steuerhebel 14 gedrückt worden
ist. Wenn ein Ein-Signal von zwischen den Anschlüssen 3a und einem
bestimmten Anschluß 10a abgegeben
wird, stellt der Mikrocomputer die Kipprichtung des Steuerhebels 14 auf
der Basis dieses Ein-Signals fest.
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7 zeigt eine Ansicht zur
Erläuterung
des Betriebsprinzips in einem Fall, in dem die obere bewegliche
Kontaktplatte 11 in der Draufsicht nahezu rhombisch ausgebildet
ist. Wenn der Steuerhebel 14 mit einer Fingerspitze über einen
Knopf Z, wie er in 5 gezeigt
ist, leicht in die Richtung X gekippt wird, wird die obere bewegliche
Kontaktplatte 11 um einen Punkt A gekippt. Da hierbei die
Kipprichtung (X-Richtung) und die Richtung des Schwenkpunkts (Punkt
A) in Bezug auf das Kippzentrum O de Steuerhebels 14 nicht
ausgefluchtet sind, ist der Steuerhebel 14 instabil. Daher
ist es schwierig, den Steuerhebel 14 in dieser Richtung
lediglich durch eine Druckbeaufschlagung mit einer Fingerspitze
weiter zu kippen (der Betätigungsschaft
ist nicht stabil). Wenn der Steuerhebel 14 weiter gekippt
wird, wird die Kipprichtung natürlich
bzw. selbsttätig
korrigiert, so daß der
Schwenkpunkt stabil ist, d.h. daß das Ende (der Rand) der oberen
beweglichen Kontaktplatte 11 entlang einer Linie, nämlich der
Linie A-C, mit dem Abdeckelement 7 in Kontakt ist. In derjenigen
Position, in der der normalerweise geschlossene Schalter S1 eingeschaltet
wird, tritt die obere bewegliche Kontaktplatte 11 an beiden
Punkten A und C gleichzeitig in Kontakt mit den oberen feststehenden Kontakten 10.
Das heißt,
ein erster Schalter und ein zweiter Schalter, wie sie in den nachfolgenden
Ansprüchen
definiert sind, werden gleichzeitig eingeschaltet/ausgeschaltet.
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Genauer
gesagt ist selbst dann, wenn der Steuerhebel 14 zum Beispiel
in der Richtung von 60° gekippt
wird, der Betätigungsschaft
in dieser Richtung nicht stabil, und es erfolgt eine Korrektur desselben
in die Richtung von 45°,
wo das Ende der oberen beweglichen Kontaktplatte 11 in
linienmäßigen bzw. kantenmäßigen Kontakt
mit dem Abdeckelement 7 tritt. Als Ergebnis hiervon stellen
die oberen feststehnden Kontakte 10 und die obere bewegliche Kontaktplatte 11 nahezu
gleichzeitig Kontakt an beiden Punkten A und C her.
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8 zeigt eine Ansicht zur
Erläuterung
der Kipprichtungen des Steuerhebels 14 sowie derjenigen
Positionen, an denen eine Kante der beweglichen Kontaktplatte 11 und
die Oberfläche
des Abdeckelements 7 durch die Kippbewegung miteinander
in Kontakt gebracht werden. In 8 bezeichnen die
Kleinbuchstaben a–h
die Kipprichtungen des Steuerhebels 14, und die Großbuchstaben
A–H bezeichnen
die entsprechenden Kontaktpositionen. Das heißt, die bewegliche Kontaktplatte 11 und
das Abdeckelement 7 treten an einem Punkt A, C, E oder G
in Kontakt, wenn der Steuerhebel 14 in einer Richtung in
dem Bereich a, c, e oder g gekippt wird, und sie treten auf einer
Linie B, D, F oder H in Kontakt, wenn der Steuerhebel 14 in
einer Richtung in dem Bereich b, d, f oder h gekippt wird.
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9 zeigt eine Schnittansicht
einer in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und 10 zeigt
eine Bodenansicht eines Abdeckelements zum Halten von oberen feststehenden
Kontakten bei dieser in zwei Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung.
Wie in 10 gezeigt ist,
ist bei diesem Ausführungsbeispiel
eine obere bewegliche Kontaktplatte 11 kreisförmig ausgebildet,
und Vorsprünge 10b der
oberen feststehenden Kontakte 10, die in winkelmäßigen Abständen von
90° an dem
Umfang eines Abdeckelements 7 angeordnet sind, ragen in
ausreichender Weise von der unteren Oberfläche des Abdeckelements 7 weg.
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Bei
dieser Konfiguration ist selbst bei einer Kippbewegung des Steuerhebels 14 zum
Beispiel in der Richtung von 60° der
Betätigungsschaft
in dieser Richtung nicht stabil, und es erfolgt eine Korrektur auf die
Richtung von 45°,
wo die Oberfläche
der oberen beweglichen Kontaktplatte 11 durch zwei Vorsprünge 10b entsprechend
der Kipprichtung abgestützt
wird. Als Ergebnis hiervon tritt die obere bewegliche Kontaktplatte 11 gleichzeitig
mit zwei oberen feststehenden Kontakten 10 in Kontakt.
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Bei
diesem zweiten Ausführungsbeispiel
ist es möglich,
einen rhombischen isolierenden Vorsprung vorzusehen, dessen Scheitel
die geringfügig vorstehenden
Vorsprünge
bilden, so daß die
Fläche der
oberen beweglichen Kontaktplatte 11 entlang einer Linie
mit der Leiste des isolierenden Vorsprungs in Kontakt tritt, wenn
der Steuerhebel 14 zum Beispiel in der Richtung von 60° gekippt
wird.
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11 zeigt eine Schnittansicht
einer in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und 12 zeigt
eine Draufsicht auf eine obere bewegliche Kontaktplatte dieser in
mehreren Richtungen wirk samen Eingabevorrichtung. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind vier Vorsprünge 15 in
Abständen
von 90° in
der Nähe
des äußeren Umfangs
der oberen Oberfläche
einer oberen beweglichen Kontaktplatte 11 ausgebildet,
und die obere bewegliche Kontaktplatte 11 ist vier oberen feststehenden
Kontakten 10 zugewandt gegenüberliegend angeordnet.
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Bei
dieser Konfiguration ist ebenfalls bei einem Kippen des Steuerhebels 14 zum
Beispiel in der Richtung von 60° der
Betätigungsschaft
in dieser Richtung nicht stabil, und es erfolgt eine Korrektur auf die
Richtung von 45°,
wo zwei Vorsprünge 15 entsprechend
der Kipprichtung der oberen beweglichen Kontaktplatte 11 mit
den oberen feststehenden Kontakten 10 in Kontakt treten.
Als Ergebnis hiervon treten die oberen feststehenden Kontakte 10 an
zwei Punkten gleichzeitig mit der oberen beweglichen Kontaktplatte 11 in
Kontakt.
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13 zeigt eine Draufsicht
auf eine obere bewegliche Kontaktplatte bei einer in mehreren Richtungen
wirksamen Eingabevorrichtung gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei
Vorsprünge 15 in
der Nähe
des Außenumfangs auf
der oberen Oberfläche
der oberen beweglichen Kontaktplatte 11 in einer winkelmäßigen Beabstandung
von 90° vorgesehen,
und die obere bewegliche Kontaktplatte 11 ist den oberen
feststehenden Kontakten 10 gegenüberliegend angeordnet. Während die
Vorsprünge 15 bei
diesem Ausführungsbeispiel rund
sind, können
sie auch in Form einer länglichen Rippe
ausgebildet sein.
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14 zeigt eine Draufsicht
auf eine obere bewegliche Kontaktplatte bei einer in mehreren Richtungen
wirksamen Eingabevorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausfüh rungsbeispiel ist die obere bewegliche
Kontaktplatte 11 in der Draufsicht gesehen achteckig ausgebildet.
Die Ränder 11b, 11d, 11f und 11h der
oberen beweglichen Kontaktplatte 11 befinden sich in linienmäßigem Kontakt
mit oberen feststehenden Kontakten 10, die in einer winkelmäßigen Beabstandung
von 90° an
einem Abdeckelement 7 gehalten sind, und die übrigen Kanten 11c, 11e, 11g und 11i befinden
sich in linienmäßigem Kontakt
mit dem Abdeckelement 7.
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15 zeigt eine Bodenansicht
unter Darstellung des Überlappungszustands
einer oberen beweglichen Kontaktplatte sowie eines Abdeckelements
bei einer in mehreren Richtungen wirksamen Eingabevorrichtung gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl
ein Abdeckelement 7 als auch eine obere bewegliche Kontaktplatte 11 in
der Draufsicht gesehen rechteckig bzw. quadratisch ausgebildet,
wobei sie einander überlappen
und dabei um 45° verschoben
sind, wie dies in 15 gezeigt
ist. Obere feststehende Kontakte 10 sind an den Ecken des
Abdeckelements 7 gehalten. Wenn die obere bewegliche Kontaktplatte 11 geneigt
wird, wird sie entlang einer Linie mit dem Abdeckelement 7 in Kontakt
gebracht.
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16 zeigt eine Draufsicht
auf eine obere bewegliche Kontaktplatte bei einer in mehreren Richtungen
wirksamen Eingabevorrichtung gemäß einem siebten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine obere bewegliche
Kontaktplatte 11 in der Draufsicht gesehen rhombisch ausgebildet.
Die obere bewegliche Kontaktplatte 11 ist an den Rändern leicht
nach innen gekrümmt
und an ihren jeweiligen Ecken mit Vorsprüngen 15 versehen.
Wenn sich die obere bewegliche Kontaktplatte 11 neigt,
tritt sie an zwei Punkten mit einem Abdeckelement 7 in
Kontakt. Die Vorsprünge 15 sind
dabei nicht immer notwendig.
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In
den 10 und 12 bis 16 ist die Darstellung von eine Rotationsbewegung
verhindernden Vorsprüngen 11a der
oberen beweglichen Kontaktplatte 11 weggelassen.
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In
den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist
die in mehreren Richtungen wirksame Eingabevorrichtung beschrieben
worden, die den normalerweise geöffneten
Schalter S1 und die normalerweise geschlossenen Schalter S2 aufweist,
jedoch kann die vorliegende Erfindung auch bei einer in mehreren Richtungen
wirksamen Eingabevorrichtung verwendet werden, bei der vier Berührungsschalter
am Boden des Gehäuses
angeordnet sind und direkt durch einen Flansch mit Druck beaufschlagt
werden, der einen Betätigungsschaft
aufweist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, erfolgt dann, wenn der
erste Schalter und der/die zweiten Schalter ansprechend auf eine
Kippbewegung des Steuerhebels 14 gleichzeitig eingeschaltet/ausgeschaltet
werden, ein Kontakt zwischen dem gekippten Flanschelement und dem
Abstützelement
entlang einer Linie oder ein Kontakt an zwei Punkten. Dadurch wird
der Betätigungsschaft
des Steuerhebels selbsttätig
in eine derartige Richtung korrigiert, daß der Betätigungsschaft während des
Kippvorgangs stabilisiert wird. Als Ergebnis hiervon ist es möglich, den
ersten Schalter und den zweiten Schalter gleichzeitig ein-/auszuschalten,
wodurch sich eine zuverlässige,
in mehreren Richtungen wirksame Eingabevorrichtung schaffen läßt, bei
der die Detektionsgenauigkeit in schräg verlaufenden Richtungen hoch
ist.