專利名稱：雙獨立按鈕旋鈕組件的制作方法
技術領域：
本發明大體涉及一種旋鈕組件。更具體地，本發明涉及一種雙獨立按鈕旋鈕組件，該組件對位于殼體中的電子設備提供無接觸控制，而不需要與殼體的內部直接物理接觸。
背景技術：
在許多其中空間處于最優的電子殼體中，控制功能總是被固定在單個控制旋鈕中。例如，具有多個旋轉位置、用于致動多個電子功能的旋鈕可以與按鈕開關結合，該按鈕開關可以僅僅具有用于使電子設備開/關功能的一個功能。雖然能夠在殼體中進行電子設 備的多個控制功能，但是傳統的旋轉按鈕控制使殼體的組件復雜并且使控制旋鈕的替換更加困難。附加地，需要用于傳統旋轉按鈕控制的復雜殼體阻止使用更加復雜、多種功能的旋轉按鈕旋鈕。典型地，傳統的控制旋鈕組件需要突出到電子設備的殼體內，以便將各種控制傳遞給電子設備。凸起在殼體內形成開口，這可能對電子設備造成環境污染和電磁干涉(EMI)。為了減弱與環境污染和EMI相關的風險，這種類型的操作控制旋鈕具有被利用的O形環、墊圈或其他應用的密封劑。這又可以是復雜的并且可以進一步使組件或者對控制旋鈕的維修變復雜。而且，因為控制旋鈕需要凸出件被插入到殼體內，因而凸出件占據殼體的內部容積的一部分，該部分可以更好的用于其他目的。如將進行解釋的，本發明提供了一種旋鈕組件，因為本發明的旋鈕組件不需要對殼體的任何侵入，也不會與殼體的內部電子設備直接接觸，因而該旋鈕組件相對于傳統的旋鈕組件具有優點。如將描述的，本發明提供了一種按鈕和雙旋鈕組件，該組件無接觸地控制電子設備，而沒有進入電子設備的殼體內部，并且沒有直接接觸電子設備。

發明內容
為了滿足該需要和其他需要，并且考慮本發明的目的，本發明提供了一種旋鈕組件，該旋鈕組件包括兩個編碼器，該兩個編碼器布置在殼體的內部，并且包括兩個磁鐵的雙獨立按鈕旋鈕布置在殼體的外部。殼體的界面板布置在編碼器和旋鈕組件之間并且將殼體的內部與雙獨立旋鈕物理地隔離。界面板阻止進入殼體的環境泄漏和電磁干涉。編碼器被構成為使內旋鈕和外旋鈕解碼為角度旋轉，并且將相應控制功能傳遞給殼體內的電子設備。對應于具有按鈕功能的內旋鈕內部的磁體的編碼器被構成為將軸向平移解碼和傳遞給殼體內部的電子設備作為進一步控制功能。本發明的另一個實施例提供了一種控制單元，該控制單元包括旋鈕組件。旋鈕組件包括布置在殼體內部的兩個編碼器，并且包括兩個磁體的旋鈕組件布置在殼體的外部。內旋鈕用作提供旋轉運動的旋鈕和提供軸向平移的按鈕。外旋鈕提供與內旋鈕的獨立旋轉運動。按鈕可以獨立于旋鈕的任何旋轉運動而被按動。殼體的邊界表面布置在編碼器和旋鈕組件之間并且將殼體的內部與雙獨立按鈕旋鈕組件物理地分離。邊界表面阻止了環境泄漏和進入殼體的電磁干涉。編碼器被構成為使兩個旋鈕的角度取向和內按鈕旋鈕的軸向平移解碼。而且，本發明包括一種控制布置在殼體內的電子設備的方法。該電子設備可以由以下步驟控制(a)按壓布置在殼體外部的內按鈕旋鈕，(b)軸向地旋轉內旋鈕，(C)使內旋鈕的平移和旋轉位置與布置在殼體內部的第一編碼器無接觸地通信，而沒有在內旋鈕和第一編碼器之間有任何物理接觸，和(d)通過第一編碼器使內旋鈕的平移和旋轉位置解碼并且獨立地致動電子設備的至少一個控制功能。該方法可以進一步包括以下步驟(e)使外旋鈕軸向地旋轉，(f)使外旋鈕的旋轉位置無接觸地與布置在殼體內部的第二編碼器通信，而沒有在外旋鈕和第二編碼器之間有任何物理接觸，(g)通過第二編碼器使外旋鈕的旋轉位置解碼，和(h)致動電子設備的另一個獨立控制功能。可以理解，前述一般說明和下面詳細描述是示例性的，但是并不限制本發明。


本發明在參考隨附附圖并從下面詳細描述中更好地理解，以下附圖被包括在下面附圖圖I是根據本發明一個實施例的卡扣按鈕、雙獨立旋鈕組件的透視圖；圖2示出圖I中示出的旋鈕組件的橫截面；圖3是圖2中示出的旋鈕組件的分解橫截面視圖；圖4是圖I中旋鈕組件的分解透視圖；圖5是本發明一個實施例的概念性視圖，包括與圖4中示出的內旋鈕磁鐵和外旋鈕磁鐵操作的兩個編碼器。
具體實施例方式本發明包括按鈕雙獨立旋鈕組件。如將進行解釋的，旋鈕組件提供了沿軸線的旋轉運動和平移行進。不像傳統的旋鈕和開關，本發明控制殼體內的電子設備，而不需要突出到殼體內部。不像傳統的旋鈕和開關，本發明能夠進行通過使用兩個獨立旋鈕的無接觸多功能控制。本發明的部件可以在不需要O形環、墊圈、或者在旋鈕組件和殼體之間的任何其他施加的密封件的情況下進行操作。因為旋鈕沒有突出通過殼體的部分，因而本發明的按鈕旋鈕組件提供了許多優點。例如，(I)沒有其中環境污染或電磁干涉(EMI)可以進入的殼體的泄露路徑；(2)殼體的內部容積(指示為對旋鈕的界面)比具有相同控制功能的傳統旋鈕需要的內部容積更小；
(3)因為凸臺不必伸入殼體內，因而可以使用殼體上的大凸臺以便引導旋鈕的旋轉；和(4)不需要密封旋鈕和對旋鈕的任何殼體界面的密封劑或粘合劑。此外，傳統旋鈕和開關需要多個步驟和工具以便組裝開關組件的部件。一方面，本發明的按鈕旋鈕組件使組件處理簡化。例如，(I)旋鈕可以在不需要任何工具的情況下被組裝和替換；和(2)旋鈕可以被組裝和替換，而不需要進入殼體的內部，藉此避免殼體的內部部件的暴露從而污染外部環境。另外，如果旋鈕被損壞，殼體密封劑不會被危及。而且，本發明的按鈕旋鈕組件提供了雙獨立旋鈕，該雙獨立旋鈕能夠對使用者提供附加的無接觸功能性。通過與附圖一起參考下面描述可以理解這些和其他益處。首先參考圖1，圖I示出本發明的一個實施例。按鈕旋鈕組件大體指示為10。圖I中示出內旋鈕16、外旋鈕12、灰塵防護罩30和界面板24，旋鈕組件可以被附接到該界面板。接著參考圖2、3和4，本發明包括圓柱形突起，該圓柱形突起從殼體25的限定凸臺24b的界面板24向外部延伸。外旋鈕12與殼體25的凸臺24b連接，內按鈕旋鈕16與凸臺24b的腔24e連接。第一磁體22被插入按鈕旋鈕16中的中心孔內、按鈕旋鈕的鄰近界面板24的腔的底部24c的底端。可以是磁條18的第二磁鐵鄰近殼體25的外邊界表面24f的外旋鈕12中的狹槽內。磁條18可以是多孔環磁體，并且可以例如包括44個孔。磁體22的旋轉和平移位置通過布置在殼體25內(圖5所示)的第一編碼器51讀取。如將進行描述的，磁鐵22和編碼器51 —起作為第一控制單元通過腔底部24c通信，藉此對使用者提供用于操作殼體25內的電子設備52的各種模式和功能的控制。 外旋鈕12和磁條18—起作為一個組件旋轉。當旋鈕和磁鐵組件旋轉時，磁條18在編碼器50上旋轉。每個磁級反向由編碼器50感測，然后該編碼器提供外旋鈕12相對于殼體25內的電子設備52的相對旋轉位置(如圖5所示)。如將進一步描述的，一起用作第二控制單元的磁條18和編碼器50通過外邊界表面24f通信，藉此給使用者提供用于操作殼體25內的電子設備52的各種模式和功能的控制。卡扣圓頂20位于按鈕16和腔底部24c之間(參見圖2和3)。卡扣圓頂20利用其中心部分定位成遠離殼體25的界面板24，以便使內按鈕旋鈕16偏離腔底部24c。O形環28將旋鈕組件密封并且防止顆粒積聚在旋鈕組件10的內部。灰塵防護罩30被插入外旋鈕12和內旋鈕16之間，以便阻止顆粒的污染，并且使位于外旋鈕12中心的內旋鈕16定中心(參加圖2和4)。外旋鈕12在凸臺24b處接合殼體25，如圖2所示，而沒有進入殼體25的內部。外旋鈕12包括卡扣保持結構12b (圖3)。凸臺24b可以被機加工成提供周向狹槽24d，以便接受和接合保持結構12b。卡扣保持結構12b周向地環繞凸臺24b的外面并且有效地將外旋鈕12保持到殼體25。該附接方式易于裝配和替換，并且消除侵入或敞開到殼體內部的任
何需要。內旋鈕16被接納和座落于凸臺24b的腔24e內。內旋鈕16利用圍繞內旋鈕16基部的唇邊16b被凸臺24b接收(capture)。保持環26和O形環28還幫助接收內旋鈕
16。該布置接收內旋鈕，同時在旋轉任一個旋鈕時有效地脫開內旋鈕和外旋鈕之間的任何扭矩。保持環26和O形環28還阻止旋鈕之間的意外旋轉。在操作中，內按鈕旋鈕組件包括圍繞z軸線40的旋轉運動和沿z軸線40的平移行進。這樣，在至少一個實施例中，內旋鈕16具有按鈕的功能。可以獨立于任何旋轉運動而朝向殼體25沿z軸線40壓下內旋轉。卡扣圓頂20的彈簧狀偏壓件在按壓內按鈕旋鈕組件以致動殼體25內的電子設備52時對使用者提供了觸覺反饋。卡扣圓頂20彈回，從而推動按鈕至其前面的未按壓狀態。磁鐵22相對于z軸線40的角位置和平移位置可以通過順序地按壓、旋轉和釋放旋鈕16而變化。該變化可以通過編碼器51 (圖5)確定，該編碼器布置在腔底部24c的底側上。作為一個示例，內旋鈕16可以按壓并且旋轉通過預期的角度Θ。當使用者需要例如致動功能“A”時，角度Θ可以由編碼器51確定。接下來，編碼器51可以致動電子設備52中的功能“A”。作為另一個示例，控制功能可以通過按壓和釋放內按鈕旋鈕16而被致動。在按壓和釋放時，當旋鈕瞬時間運動更靠近編碼器51時，編碼器51可以檢測磁鐵強度的變化。當例如需要致動功能“B”時，該磁性變化可以由編碼器51解釋。將理解的是，功能“A”和“B”可以為需要控制電子設備52的任何功能。例如，功能“A”可以是“致動I. R.模式”，功能“B”可以是“開/關”。類似地，外旋鈕12相對于z軸線40的相對角位置可以通過旋轉外旋鈕而改變。該變化可以通過編碼器50被解碼或者解釋(圖5)，該編碼器布置在外邊界表面24f的底側上。例如，外旋鈕12可以圍繞z軸線40旋轉角度Θ。當需要例如致動功能“C”時，外旋鈕12的位置中的相對變化可以由編碼器51確定。接著，編碼器51可以致動電子設備52內的功能“C”。圖3和4示出雙獨立按鈕旋鈕組件10相對于界面板24的分解視圖，該界面板位于殼體25的頂部上。如圖所示，磁體22可以被插入內旋鈕16的孔內。磁條18可以插入 外旋鈕12的周向狹槽內。然后，灰塵防護罩30可以從頂部插入外旋鈕12內。保持環26和O形環可以從底部插入外旋鈕12內，接著插入內旋鈕16內。卡扣圓頂20可以放置在磁體22和按鈕16下方的凸臺24b的腔24e內(圖2)。如已經描述的，當內按鈕旋鈕16被按壓時，卡扣圓頂20給使用者提供了觸覺反饋。外旋鈕12包括沿周向布置的保持結構12b，該保持結構可以通過周向狹槽24d而緊固到凸臺24b。匹配的狹槽24d沿周向接收保持結構12b，籍此將雙獨立按鈕旋鈕組件10接收至殼體25。圖5是本發明一個實施例的橫截面視圖，示出位于編碼器50和51和雙獨立按鈕旋鈕組件10之間的關系，其中雙獨立按鈕旋鈕組件包括磁體22和18。編碼器50和51整體被布置在殼體25內，并且分別在外邊界表面24f和腔底部24c處通過界面板24與按鈕旋鈕組件10分離。磁體22的旋轉和平移位置通過編碼器51磁性地感測到，而不需要任何直接接觸。類似地，磁條18的旋轉通過編碼器51磁性地感測到，而不需要任何直接接觸。這提供了磁體和它們相應編碼器之間的無接觸通信。因為雙獨立按鈕旋鈕組件10的無接觸通信，因而它完美地適于苛刻的環境。該雙獨立按鈕旋鈕組件是可靠的并且免受不利的環境條件，例如灰塵、濕氣、變化和電磁干涉。磁體22和編碼器51可以通過厚度T橫過腔底部24c分離，該厚度例如可以在O. 5 — I. 8mm之間變化。磁條18和編碼器51可以類似地通過厚度T橫過外邊界表面24f分離，該厚度例如可以在O. 5 — I. 8mm之間變化。雖然本發明參考特定實施例被示出和描述，但是本發明不限于所示的細節。而是，可以在權利要求的等同物的范圍和內的細節中進行多種變化，而沒有背離本發明。
權利要求
1.一種旋鈕組件,包括 布置在殼體內的第一編碼器和第二編碼器， 布置在所述殼體外部的內旋鈕和外旋鈕，和 所述殼體的界面板，其布置在所述編碼器和所述旋鈕之間，用于使進入所述殼體內的環境泄漏和電子干涉路徑最小化，以及使所述殼體的內部與所述旋鈕隔離， 其中，所述第一編碼器被構造成使所述內旋鈕的角取向解碼，和 所述第二編碼器被構造成使所述外旋鈕的角取向解碼。
2.如權利要求I所述的旋鈕組件，其中，所述第一編碼器被構造成將所述內旋鈕的軸向平移解碼。
3.如權利要求I所述的旋鈕組件，其中，所述界面板在所述旋鈕和所述編碼器之間沒有用于使所述旋鈕的電導體或物理元件進入所述殼體的內部內的任何物理開口。
4.如權利要求I所述的旋鈕組件，其中，所述內旋鈕包括第一磁體，所述第一編碼器被構造成使所述第一磁體的絕對或相對角旋轉解碼為控制功能。
5.如權利要求2所述的旋鈕組件，其中，所述內旋鈕包括第一磁體，所述第一編碼器被構造成使所述第一磁體的軸向平移解碼為控制功能。
6.如權利要求I所述的旋鈕組件，其中，所述外旋鈕包括第二磁體，所述第二編碼器被構造成使所述第二磁體的相對角旋轉解碼為控制功能。
7.如權利要求6所述的旋鈕組件，其中，所述第二磁體是包括磁條的多孔環磁體。
8.如權利要求I所述的旋鈕組件，其中，所述殼體包括從所述界面板延伸的圓柱形凸起，用于為所述內旋鈕和所述外旋鈕提供凸臺。
9.如權利要求8所述的旋鈕組件，其中，所述內旋鈕包括插入所述凸臺內的沿周向突出的唇邊；和保持環，該保持環接合所述沿周向突出的唇邊，以便將所述內旋鈕保持在所述凸臺內。
10.如權利要求8所述的旋鈕組件，其中，所述外旋鈕包括卡扣保持結構，所述凸臺包括周向狹槽，所述卡扣保持結構與所述周向狹槽互鎖，以便在所述凸臺處將所述外旋鈕附接到所述殼體。
11.如權利要求I所述的旋鈕組件，其中，所述旋鈕組件包括觸覺反饋機構，所述觸覺反饋機構被夾在所述內旋鈕和所述殼體的所述界面板之間，當所述內旋鈕被軸向平移時，所述觸覺反饋機構給使用者提供反饋。
12.如權利要求11所述的旋鈕組件，其中，所述觸覺反饋機構包括卡扣圓頂。
13.—種包括旋鈕組件的控制單元,包括 布置在殼體內部的第一編碼器和第二編碼器， 布置在所述殼體外部的內旋鈕和外旋鈕，和 所述殼體的邊界表面，該邊界表面置于所述編碼器和所述旋鈕之間，用于阻止進入所述殼體內的環境泄漏和電子干涉路徑， 其中，所述第一編碼器被構造成使通過內按鈕旋鈕的第一角度的角旋轉解碼為第一控制功能，并且將內按鈕旋鈕的軸向平移解碼為第二控制功能，和 所述第二編碼器被構造成使通過所述外旋鈕的第二角度的另一個角旋轉解碼為第三控制功能。
14.如權利要求13所述的控制單元，其中，第一磁體布置在所述內按鈕旋鈕中，第二磁體布置在所述外旋鈕中，所述第一編碼器在沒有任何電導體的情況下使所述第一磁體的所述角旋轉和所述軸向平移解碼，所述第二編碼器在沒有任何電導體的情況下使所述第二磁體的所述角旋轉解碼。
15.如權利要求13所述的控制單元，其中，所述殼體包括從所述邊界表面延伸的圓柱形凸起，該圓柱形凸起限定具有腔的凸臺，所述凸臺包括周向狹槽，所述外旋鈕包括卡扣保持結構，所述內旋鈕插入所 述凸臺的所述腔內，并且所述卡扣保持結構接合所述周向狹槽，以便將所述外旋鈕附接到所述殼體。
16.如權利要求13所述的控制單元，其中，所述旋鈕組件包括位于所述內旋鈕和所述殼體的所述邊界表面之間的觸覺反饋機構，當所述內旋鈕被軸向平移時，所述觸覺反饋機構給使用者提供反饋。
17.一種用于控制布置在殼體內的電子裝置的方法，該方法包括以下步驟 使布置在所述殼體外部的內按鈕旋鈕軸向平移； 使所述內旋鈕軸向旋轉； 使所述內旋鈕的平移和旋轉位置無接觸地通信到布置在所述殼體內部的第一編碼器，而在所述內旋鈕和所述第一編碼器之間沒有任何物理接觸； 通過所述第一編碼器使所述內旋鈕的平移和旋轉位置進行第一解碼步驟；和 響應所述第一解碼步驟而致動電子裝置中的第一功能。
18.權利要求17所述的控制電子裝置的方法，進一步包括以下步驟 使外旋鈕軸向旋轉； 使所述外旋鈕的旋轉位置無接觸地通信到布置在所述殼體內部的第二編碼器，而在所述外旋鈕和所述第二編碼器之間沒有任何物理接觸； 通過所述第二編碼器使所述外旋鈕的旋轉位置進行第二解碼步驟；和 響應所述第二解碼步驟而致動電子裝置中的第二功能。
19.權利要求17所述的控制電子裝置的方法，其中，第一磁體布置在所述內旋鈕中，第二磁體布置在所述外旋鈕中，所述第一磁體無接觸地通信所述內旋鈕的平移和旋轉位置，所述第二磁體無接觸地通信所述外旋鈕的旋轉位置。
20.權利要求17所述的控制電子裝置的方法，其中，使所述旋鈕軸向平移將夾在所述內旋鈕和所述殼體之間的觸覺反饋機構偏壓，并且給使用者提供反饋。
全文摘要
本發明包括一種旋鈕組件，該旋鈕組件提供沿著雙獨立旋鈕(12，16)的軸線的平移和旋轉運動。本發明控制殼體(24)內的電子設備，而不需要突出到殼體內。沒有突出到殼體內的凸起避免了殼體內的電子設備暴露給環境污染或電磁干涉。雙獨立按鈕旋鈕組件的部件可以在不需要O形環、墊圈、或任何其他施加的密封件的情況下操作，以便阻止污物進入殼體內部。
文檔編號G05G1/10GK102741772SQ201080051021
公開日2012年10月17日 申請日期2010年11月3日 優先權日2009年11月12日
發明者G·S·班迪, T·K·特魯多 申請人:安立世