ВЛОЖЕННЫЙ КЛАВИШНЫЙ УЗЕЛ Российский патент 2016 года по МПК H01H13/705 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к вложенному клавишному узлу, содержащему по меньшей мере две клавиши, при этом одна клавиша по меньшей мере частично окружает другую клавишу. Кроме того, оно относится к устройству ввода, содержащему такой клавишный узел.

Предпосылки создания изобретения

Вложенные клавишные узлы используют во многих электронных устройствах, в частности в портативных устройствах, аналогичных мобильным телефонам, музыкальным проигрывателям, пультам дистанционного управления или чему-либо подобному. Обычно сборка вложенных клавиш содержит центральную кнопку, используемую в качестве «клавиши подтверждения», которая окружена кольцом, используемым в качестве «клавиши курсора» для ввода информации о направлении. В заявке №2007/0273671 А1 на патент США описана сборка вложенных клавиш, в которой центральная кнопка связана через посредство радиально выступающих фланцев с окружающей клавишей. Кроме того, обе клавиши поддерживаются переключателями, которые расположены на подложке.

В заявке №2007/0209921 А1 на патент США раскрыт кнопочный узел с первой кнопкой, которая удерживается четырьмя поддерживающими стержнями в первой опорной рамке. Кроме того, четыре вторые кнопки расположены вокруг первой кнопки и удерживаются четырьмя парами вторых поддерживающих стержней во второй монтажной рамке, к которой прикреплена первая опорная рамка.

Краткое изложение изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в создании новой конструкции клавишного узла, который можно изготавливать легко и с наименьшими затратами и который имеет высокую надежность во время работы.

Эта задача решается клавишным узлом согласно пункту 1 формулы изобретения и устройством ввода по пункту 11 формулы изобретения. Предпочтительные осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно первому объекту изобретение относится к клавишному узлу, то есть к конструкции, которая содержит по меньшей мере две клавиши, которые могут раздельно и независимо приводиться в действие пользователем, и которая (конструкция) встроена (или может быть встроена) в некоторое устройство, например в пульт дистанционного управления, мобильный телефон, музыкальный проигрыватель или во что-либо подобное. Поскольку конструкция клавишного узла по существу не зависит от указанного устройства, последнее нет необходимости описывать или точно определять дополнительно в контексте настоящего изобретения. Клавишный узел содержит следующие компоненты:

- Первую клавишу, которую может приводить в действие пользователь, то есть которой пользователь может касаться и которую может нажимать пальцем и/или инструментом (например карандашом). Сторона первой клавиши, которая доступна для пользователя, в дальнейшем при обращении к ней будет называться «верхней стороной». Кроме того, первая клавиша в дальнейшем будет называться «внутренней клавишей» с учетом функции и ее положения относительно клавиши, которая характеризуется после нее.

- Вторую клавишу, которая в дальнейшем будет называться «внешней клавишей». Внешняя клавиша может приводиться в действие пользователем с верхней стороны и она окружает по меньшей мере частично упомянутую выше внутреннюю клавишу. Наиболее предпочтительно, чтобы внешняя клавиша полностью окружала внутреннюю клавишу, то есть, чтобы она имела в основном кольцевую форму.

- Несущую конструкцию, относительно которой упомянутые выше клавиши могут приводиться в действие, то есть перемещаться. Внешняя клавиша обычно связана с несущей конструкцией.

Кроме того, внутренняя клавиша содержит по меньшей мере один гибкий стержень, который простирается под внешней клавишей и который непосредственно или косвенно (то есть через посредство другого, промежуточного компонента) соприкасается с несущей конструкцией. В этом контексте термин «под» следует понимать с учетом упомянутой выше верхней стороны, то есть гибкий стержень расположен противоположно верхней стороне и, следовательно, обычно недоступен для пользователя. Кроме того, «соприкосновение» с несущей конструкцией может включать неплотный контакт, а также постоянное присоединение.

Описываемый клавишный узел представляет собой сборку вложенных клавиш, в которой один или несколько гибких стержней, во-первых, простирающихся под внешней клавишей, и во-вторых, соприкасающихся с несущей конструкцией, использованы для удержания внутреннего ключа на месте. Гибкость стержня (стержней) позволяет осуществлять необходимые перемещения внутренней клавиши. Особое преимущество этой конструкции заключается в том, что она может быть реализована без постоянно прикрепленных друг к другу деталей, например без приклеивания внутренней клавиши к некоторой несущей мембране.

В частности, несущая конструкция может содержать гибкую мембрану или подкладку, которая расположена ниже внутренней клавиши и внешней клавиши. Указанная гибкая мембрана или подкладка может быть выполнена, например, из резины или резиноподобного материала. Термин «мембрана» в отличие от «подкладки» означает структуру, которая имеет множество отверстий или окон. Гибкая мембрана или подкладка образует основание, на котором могут быть установлены внутренняя клавиша и внешняя клавиша и к которому могут передаваться перемещения клавиш (при приведении в действие). Благодаря гибкому стержню внутренней клавиши отделение указанной клавиши от гибкой мембраны или подкладки может быть предотвращено без необходимости постоянного прикрепления (например приклеивания) внутренней клавиши к указанной мембране или подкладке.

Согласно другому осуществлению изобретения несущая конструкция может содержать рамку с отверстием, в котором расположены внутренняя клавиша и внешняя клавиша. Предпочтительно, чтобы рамка была цельной и, как правило, была частью корпуса устройства, в которое встроен клавишный узел. В отличие от упомянутой выше гибкой мембраны или подкладки рамка обычно остается неподвижной, когда клавиши приводят в действие.

Предпочтительно, чтобы гибкий стержень внутренней клавиши был упругим (эластичным). Если дистальную точку гибкого стержня прикрепить к несущей конструкции, упругость стержня обеспечит удержание внутренней клавиши в исходном положении, когда пользователь не прикладывает усилий к ней.

Предпочтительно, чтобы гибкий стержень имел криволинейную нитевидную форму, например С-образную или S-образную. Тем самым упругое поведение с хорошо определенными характеристиками может быть получено без необходимости использовать особый материал. Иначе говоря, вся внутренняя клавиша может быть изготовлена из одного материала, например пластика, тогда как заданные упругие свойства гибкого стержня можно получать по желанию путем геометрической компоновки.

Хотя изобретение включает в себя случай, когда внутренняя клавиша имеет только один гибкий стержень с описанными особенностями (простирающийся под внешней клавишей и соприкасающийся с несущей конструкцией), предпочтительно, чтобы она имела множество таких гибких стержней. Наиболее предпочтительно, чтобы эти гибкие стержни были расположены симметрично относительно центральной области внутренней клавиши. Центральная область внутренней клавиши может быть образована, например, дисковидным кнопочным элементом, а гибкие стержни могут быть расположены симметрично относительно оси вращения вокруг этого кнопочного элемента (например, с равными углами между двумя соседними гибкими стержнями). Симметричная компоновка нескольких гибких стержней обладает преимуществом, заключающимся в том, что усилия, прикладываемые стержнями, уравновешиваются, что позволяет прочно удерживать внутреннюю клавишу в стандартном положении.

Согласно изобретению по меньшей мере один гибкий стержень содержит промежуточный «крепежный элемент», который геометрически делит стержень на «проксимальный отрезок» и «дистальный отрезок» (при этом проксимальный отрезок соединен с участком внутренней клавиши, которая может приводиться в действие пользователем). Кроме того, крепежный элемент должен быть соединен с несущей конструкцией. Благодаря этому соединению перемещения проксимального отрезка и дистального отрезка гибкого стержня по существу развязаны, поскольку крепежный элемент образует опорный узел, который прикреплен к несущей конструкции.

Согласно дальнейшему развитию приведенного выше осуществления дистальный отрезок гибкого стержня соприкасается с внешней клавишей. Тем самым дистальный отрезок фиксирует внутреннюю клавишу относительно внешней клавиши без связывания их перемещений, поскольку перемещения развязаны крепежным элементом, который соединен с несущей конструкцией.

В дальнейшем осуществлении изобретения внутренняя клавиша содержит «кнопочный элемент», который может приводиться в действие пользователем, и «рамочный элемент», который окружает указанный кнопочный элемент, при этом кнопочный элемент связан с рамочным элементом посредством по меньшей мере одного гибкого стержня. Поэтому рамочный элемент образует разновидность кольца, которое можно соединять с несущей конструкцией и которое через посредство по меньшей мере одного гибкого стержня удерживает в центральной области кнопочный элемент в подвижном состоянии. Это осуществление является примером конструкции, в которой гибкий стержень соприкасается с несущей конструкцией «косвенно».

При желании несущая конструкция может содержать по меньшей мере один столбик (выступ), который выступает в полость, образованную во внутренней клавише или внешней клавише. Такое зацепление между столбиком на несущей конструкции и полостью в клавише обеспечивает дополнительное (надежное фиксирующее) средство для удержания клавиш относительно несущей конструкции.

Хотя клавишный узел может содержать всего лишь две клавиши, а именно внутреннюю клавишу и внешнюю клавишу, предпочтительно проектировать узел из трех (или даже большего количества) вложенных клавиш. В частности, клавишный узел может содержать:

- первую клавишу,

- вторую клавишу, окружающую первую клавишу,

- третью клавишу, окружающую вторую клавишу (и, следовательно, также и первую клавишу).

В этой сборке вложенных клавиш промежуточная вторая клавиша может быть определена как «внешняя клавиша» относительно первой клавиши (последняя играет роль соответствующей внутренней клавиши) и как «внутренняя клавиша» относительно третьей клавиши (последняя играет роль соответствующей внешней клавиши), при этом смысл терминов «внутренняя клавиша» и «внешняя клавиша» определен выше. Иначе говоря, первая клавиша содержит по меньшей мере один гибкий стержень, простирающийся под второй клавишей (и, возможно, также под третьей клавишей), а вторая клавиша содержит по меньшей мере один гибкий стержень, простирающийся под третьей клавишей, при этом эти стержни соприкасаются с несущей конструкцией.

Изобретение также относится к устройству ввода, содержащему клавишный узел описанного выше вида, то есть клавишный узел с внутренней клавишей, внешней клавишей, и несущую конструкцию, при этом внутренняя клавиша содержит по меньшей мере один гибкий стержень, который простирается под внешней клавишей и который соприкасается с несущей конструкцией. Устройство ввода может быть, например, пультом дистанционного управления, мобильным телефоном, музыкальным проигрывателем, навигационным прибором или чем-либо подобным.

Краткое описание чертежей

Эти и другие аспекты изобретения станут очевидными и понятными при обращении к осуществлениям, описанным ниже.

На чертежах:

фиг. 1 - перспективный вид сверху пульта дистанционного управления, содержащего вложенный клавишный узел согласно настоящему изобретению;

фиг. 2 - перспективный вид сверху отдельных компонентов клавишного узла из фиг. 1;

фиг. 3 - вид с пространственным разделением деталей и с местным разрезом компонентов из фиг. 2;

фиг. 4 - перспективный вид частично собранного клавишного узла;

фиг. 5 - увеличенный вид кнопки подтверждения; и

фиг. 6 - увеличенный, с местным разрезом вид установленной кнопки подтверждения.

Подробное описание осуществлений

На фигуре 1 показан пульт 100 дистанционного управления со множеством кнопок или клавиш с жестко кодированными возможностями, которые может приводить в действие (нажимать) пользователь для управления устройством (непоказанным), аналогичным видеомагнитофону, телевизору, проигрывателю компакт-дисков или чему-либо подобному. Помимо множества одиночных клавиш пульт 100 дистанционного управления содержит вложенный клавишный узел 101 с несколькими независимо действующими клавишами, расположенными по концентрическим кольцам. Далее с обращением к фигурам 2-6 будет описана конструкция этого клавишного узла 101 и, в частности, компонентов, которые не видны в собранном пульте 100 дистанционного управления из фигуры 1.

Как можно видеть из фигур 2 и 3, клавишный узел 101 содержит следующие основные компоненты:

- Несущую конструкцию, состоящую из цельной рамки 110 и гибкой упругой (резиновой) подкладки 150. Цельная рамка 110 обычно образует видимый компонент собранного устройства 100, при этом она является частью корпуса этого устройства. В противоположность этому гибкая подкладка 150 образует внутренний компонент устройства, который не виден в собранном состоянии. Кроме того, подкладка 150 обычно расположена над некоторой схемной платой (непоказанной), содержащей переключатели и схемы, которые должны приводиться в действие клавишами.

- Первую клавишу 140, в дальнейшем называемую «клавишей подтверждения», поскольку она обычно используется для подтверждения выбора, который делает пользователь в некотором меню.

- Вторую клавишу 130, в дальнейшем называемую «клавишей курсора», поскольку она обычно используется для перемещения курсора (указателя) по экрану и/или в пределах меню. Клавиша курсора имеет центральное круглое отверстие, в котором расположена упомянутая выше клавиша 140 подтверждения (или по меньшей мере видимые части этой клавиши).

- Третью клавишу 120, в дальнейшем называемую «ромбической клавишей» из-за ее приблизительно квадратного внешнего контура и круглого внутреннего отверстия. Она обычно используется для выбора канала, уровня громкости, пунктов меню или выполнения возврата. Клавиша курсора расположена в указанном круглом внутреннем отверстии.

Как можно лучше всего видеть из фигуры 3, ромбическая клавиша 120 содержит верхнюю сторону 121, которой может касаться пользователь и которая продолжается через отверстие 111 в рамке 110. Ромбическая клавиша 120 также имеет фланец 122, вытянутый радиально наружу, с диаметром, который больше, чем диаметр отверстия 111, так что обеспечивается соответствие формы ромбической клавиши 120 в отверстии 111 рамки 110. Кроме того, ромбическая клавиша 120 содержит кольцевую полость 124, которая открыта с нижней стороны и в которой столбик 154 гибкой подкладки 150 может зацепляться для дополнительного поддержания ромбической клавиши 120.

Клавиша 130 курсора имеет особую конструкцию, что делает ее «внутренней клавишей» согласно настоящему изобретению относительно ромбической клавиши 120, при этом последняя играет роль соответствующей «внешней клавиши».

В частности, клавиша 130 курсора содержит центральный кнопочный элемент 131, который образует деталь, которая приводится в действие пользователем и которая видна (ее верхняя сторона) в собранном устройстве 100. Кроме того, клавиша 130 курсора содержит рамочный элемент 133, который полностью или частично (в альтернативных осуществлениях) окружает кнопочный элемент 131, при этом имеется промежуточное радиальное пространство. В собранном состоянии рамочный элемент 133 не виден и фиксирован между цельной рамкой 110 и гибкой прокладкой 150.

Наконец, клавиша 130 курсора содержит множество (в показанном осуществлении - восемь) гибких стержней 132 или ребер, которые симметрично распределены вокруг центрального кнопочного элемента 131 и которые связывают этот кнопочный элемент с рамочным элементом 133. Вследствие нитевидной S-образной формы гибкие стержни 132 являются упругими. Поэтому они допускают заданное перемещение кнопочного элемента 131 против действия возвращающей силы, которая удерживает его в исходном положении относительно несущей конструкции.

Кнопочный элемент 131 клавиши 130 курсора также содержит кольцевую полость 134, открытую с нижней стороны, которая входит в зацепление со столбиком 153 на гибкой подкладке 150 для дополнительного поддержания кнопочного элемента.

Клавиша 140 подтверждения содержит круглый кнопочный элемент 141, который может приводиться в действие пользователем. Клавиша 140 подтверждения имеет полость 144, которая открыта с нижней стороны и которая входит в зацепление со столбиком 152 на гибкой подкладке 150 для дополнительного поддержания кнопочного элемента.

Кроме того, клавиша 140 подтверждения содержит множество (в показанном осуществлении - четыре) гибких стержней 142 или ребер, которые равномерно распределены по окружности кнопочного элемента 141.

Как лучше всего видно на фигурах 5 и 6, гибкие стержни 142 клавиши 140 подтверждения содержат крепежный элемент 142с, то есть небольшой столбик или втулку, выступающую вниз. В собранном состоянии (фигура 6) крепежный элемент 142с зацеплен в отверстии в гибкой прокладке 150. Поэтому крепежный элемент 142с геометрически и функционально делит соответствующий гибкий стержень 142 на проксимальный отрезок 142а, расположенный между крепежным элементом 142с и кнопочным элементом 141, и дистальный отрезок 142b.

Проксимальные отрезки 142а, которые имеют приблизительно С-образную форму, упруго поддерживают кнопочный элемент 141 на месте относительно гибкой подкладки 150.

И наоборот, дистальные отрезки 142b по существу развязаны от любого перемещения кнопочного элемента 141 вследствие фиксации промежуточного крепежного элемента 142с. Дистальные отрезки 142b, которые также имеют приблизительно С-образную форму и поэтому являются упругими, соприкасаются с кнопочным элементом 131 клавиши 130 курсора. Этим предотвращается отделение крепежного элемента 142с от подкладки 150 и благодаря этому клавиша 140 подтверждения удерживается на месте. Вследствие эластичности дистальные отрезки 142b не мешают перемещению клавиши 130 курсора, а скорее вносят вклад в соответствующие упругие возвращающие силы, действующие на эту клавишу. Однако перемещения клавиши 130 курсора не осуществляются до нажатия клавиши 140 подтверждения, поскольку они нейтрализуются на крепежном элементе 142с.

Итак, настоящее изобретение охватывает следующие устройства:

(i) Узел «клавиши подтверждения», содержащий:

- клавишу подтверждения и гибкий стержень, при этом гибкий стержень обладает по существу функцией пружины;

- крепежный элемент (втулку) на нижней стороне гибкого стержня, фиксированный в находящейся ниже детали (обычно в отверстии в подложке клавиатуры);

- верхнюю сторону гибкого стержня для предотвращения перемещения вверх другой деталью сверху;

- при этом перемещение вниз деталью сверху не будет приводить к нажатию клавиши подтверждения, поскольку указанное перемещение нейтрализуется контактом и фиксацией втулки.

(ii) Узел «клавиши курсора», содержащий:

- клавишу курсора с гибким стержнем и рамочным элементом;

- в котором гибкий стержень делает возможным гибкое соединение клавиши курсора с рамочным элементом и удерживает ее на месте, при этом обладает по существу функцией пружины;

- в котором указанная функция пружины делает возможным перемещение вниз клавиши курсора и приводит к возврату клавиши курсора в исходное положение после нажатия на клавишу;

(iii) Сочетание узла клавиши подтверждения и узла клавиши курсора.

Преимущества, обеспечиваемые конструкцией настоящего изобретения, заключаются в том,

- что клавиша полностью фиксируется в заданном положении на нижней и верхней сторонах гибкими стержнями (при этом предотвращается «стук» клавиши);

- что отсутствует необходимость в клее (вместо него используются гибкие стержни);

- получается более простой и более дешевый узел при сохранении хорошего контакта и ощущения.

Изобретение можно успешно применять в клавишных узлах устройств, в которых необходимы вложенные клавиши с жестко кодированными возможностями, например в пультах дистанционного управления и других устройствах ввода с жестко кодированными клавишами.

Хотя изобретение было детально показано на чертежах и подробно рассмотрено в изложенном выше описании, такие показ и рассмотрение следует считать иллюстративными или примерными и не ограничивающими; изобретение не ограничено раскрытыми осуществлениями. Другие варианты раскрытых осуществлений могут быть осознаны и выполнены специалистами в данной области техники при практическом применении заявленного изобретения на основании изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а неопределенный артикль не исключает множества. Сам по себе факт, что определенные признаки перечисляются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что сочетание этих признаков не может с успехом использоваться. Любые позиции в формуле изобретения не предполагаются ограничивающими объем.

Клавишный узел (101) содержит по меньшей мере одну внутреннюю клавишу (130; 140), окруженную внешней клавишей (120; 130). Внутренняя клавиша(130; 140) содержит по меньшей мере один гибкий стержень (132; 142), который проходит ниже внешней клавиши (120; 130) и непосредственно или косвенно соприкасается с несущей конструкцией (110, 150). Гибкий стержень (132, 142) содержит промежуточный крепежный элемент (142с), который делит стержень на проксимальный отрезок и дистальный отрезок и соединен с несущей конструкцией. В предпочтительном варианте клавишный узел содержит клавишу (140) подтверждения, окруженную клавишей (130) курсора, которая окружена ромбической клавишей (120). Технический результат - создание технологичного в изготовлении клавишного узла, обладающего повышенной надежностью работы. 2 н. и 9 з.п. ф-лы,6 ил.

1. Вложенный клавишный узел (101), содержащий
- внутреннюю клавишу (130; 140), которая может приводиться в действие пользователем с верхней стороны;
- внешнюю клавишу (120; 130), которая может приводиться в действие пользователем с верхней стороны и которая по меньшей мере частично окружает внутреннюю клавишу (130; 140);
- несущую конструкцию (110, 150);
при этом внутренняя клавиша (130; 140) содержит по меньшей мере один гибкий стержень (132; 142), который проходит ниже внешней клавиши (120; 130) и который непосредственно или косвенно соприкасается с несущей конструкцией (110, 150),
причем гибкий стержень (142) содержит промежуточный крепежный элемент (142с), который делит стержень на проксимальный отрезок (142а) и дистальный отрезок (142b) и который соединен с несущей конструкцией (150).

2. Клавишный узел (101) по п. 1, в котором несущая конструкция содержит гибкую мембрану или подкладку (150), которая расположена ниже внутренней клавиши (130; 140) и внешней клавиши (120; 130).

3. Клавишный узел (101) по п. 1, в котором несущая конструкция содержит рамку (110) с отверстием (111), в котором расположены внутренняя клавиша (130; 140) и внешняя клавиша (120; 130).

4. Клавишный узел (101) по п. 1, в котором гибкий стержень (132; 142) является упругим.

5. Клавишный узел (101) по п. 1, в котором гибкий стержень (132; 142) имеет криволинейную нитевидную форму.

6. Клавишный узел (101) по п. 1, в котором внутренняя клавиша (130; 140) содержит множество таких гибких стержней (132; 142), которые расположены симметрично относительно центральной области внутренней клавиши (130; 140).

7. Клавишный узел (101) по п. 1, в котором дистальный отрезок (142b) соприкасается с внешней клавишей (130).

8. Клавишный узел (101) по п. 1, в котором внутренняя клавиша (130) содержит кнопочный элемент (131), приводимый в действие пользователем, и рамочный элемент (133), окружающий кнопочный элемент, при этом кнопочный элемент (131) связан с рамочным элементом посредством по меньшей мере одного гибкого стержня (132).

9. Клавишный узел (101) по п. 1, в котором несущая конструкция (150) содержит по меньшей мере один столбик (152, 153, 154), который проходит в полость (124, 134, 144) внутренней клавиши (130; 140) или внешней клавиши (120; 130).

10. Клавишный узел (101) по п. 1, который содержит
- первую клавишу (140),
- вторую клавишу (130), окружающую первую клавишу (140);
- третью клавишу (120), окружающую вторую клавишу (130);
при этом вторая клавиша (130) является внешней клавишей по отношению к первой клавише и внутренней клавишей по отношению к третьей клавише (120).

11. Устройство (100) ввода, содержащее клавишный узел (101) по п. 1.