專利名稱：具有用于垂直的輪子支撐移動的支撐導(dǎo)向件的輪子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及計算機鼠標(biāo)或跟蹤球，尤其涉及這些帶有滾子的計算機鼠標(biāo)或跟蹤球。
在一種計算機鼠標(biāo)中，一個球從鼠標(biāo)殼體的底部突出，并可在支撐表面上滾動。球體的移動一般通過軸來測定，而這些軸與球體接觸并轉(zhuǎn)動具有許多槽的編碼輪。發(fā)光二極管(LED)位于編碼輪的一側(cè)，而探測器位于另一側(cè)，因此當(dāng)光線透過槽并接著在這些槽之間被阻擋住時，與球在一個方向上的移動相對應(yīng)的編碼輪的轉(zhuǎn)動可通過光線的強度來測定。跟蹤球有一個安裝在頂部上的球，而殼體是固定的，但是它可類似地以90°的角度操作兩個編碼輪以測定X和Y方向上的移動。也開發(fā)了光學(xué)鼠標(biāo)和跟蹤球。
這種鼠標(biāo)和跟蹤球一般還具有按鈕，這些按鈕可由使用者壓下或者單擊，從而該按鈕壓下微動開關(guān)。除了鼠標(biāo)或者跟蹤球的位置之外，這些給計算機提供了輔助輸入。一些鼠標(biāo)設(shè)計中已經(jīng)增加了滾子或者輪子，滾子或者輪子可用于起滾動或者推拉圖形的作用。該滾子非常象收音機上的轉(zhuǎn)盤而由使用者的手指來操作。
已授權(quán)給多點技術(shù)公司(Multipoint TechnologyCorporation)的美國專利No.5,298,919中公開了一種滾子設(shè)計。該設(shè)計中有一個使用者可操作的滾子，該滾子具有從它延伸出來的一個軸和連接到該軸上的一個編碼輪。該編碼輪與用在鼠標(biāo)或者跟蹤球上的光學(xué)編碼器相似。微軟公司的專利No.5,473,344公開了一種與多點技術(shù)公司相似的一種設(shè)計，在該設(shè)計中從滾子伸出的軸連接到一個獨立的光學(xué)編碼輪上。一種微軟公司的產(chǎn)品具有一個支撐滾子和編碼輪的軸，同時軸本身安裝在叉頭上，而這些叉頭通過電路板上的開口從鼠標(biāo)下部殼體向上延伸。
已授權(quán)給蘋果計算機公司的美國專利No.5,313,230公開了另一種設(shè)計。該專利公開了一種帶有軸的兩個手指的滾子，該軸驅(qū)動連接到獨立編碼器的皮帶輪上的皮帶。已授權(quán)給鼠標(biāo)系統(tǒng)公司(Mouse Systems)的美國專利No.5,530,455公開了一種相似的皮帶輪系統(tǒng)。
已授權(quán)給鼠標(biāo)系統(tǒng)公司(Mouse Systems)的美國專利No.5,446,481還公開了另外一種設(shè)計。在這種設(shè)計中，滾子具有連接到滾子外邊的齒輪傳動裝置上的軸，該軸驅(qū)動帶有該齒輪傳動裝置的光學(xué)編碼輪。
滾子除了可轉(zhuǎn)動之外，許多設(shè)計中使?jié)L子本身來驅(qū)動開關(guān)。在微軟公司的專利No.5,473,344中，這與滾子有關(guān)系，該滾子除了繞著它的軸線滾動外，還在手指壓力作用下向內(nèi)樞軸轉(zhuǎn)動。當(dāng)向內(nèi)樞軸轉(zhuǎn)動時，它將壓下微動開關(guān)從而把驅(qū)動信號送到計算機。鼠標(biāo)系統(tǒng)公司(Mouse Systems)的專利No.5,530,455公開了一種設(shè)計，在該設(shè)計中，滾子的整個殼體被壓下并靠在支撐彈簧上，并在壓下時驅(qū)動下部的微動開關(guān)。
已授權(quán)給蘋果計算機公司的美國專利No.5,095,303公開了一種帶有三個拔盤的圖形控制器，而至少其中的一個所示拔盤帶有編碼環(huán)和探測器，在一個圖中的拔盤兩側(cè)示出了探測器。但是，不象上面所述的一些設(shè)計，這些拔盤位于固定軸線上并且不能被壓下來驅(qū)動微動開關(guān)進(jìn)而提供另一個輸入信號。
Primax Electronics的專利No.5,808,568公開了一種滾輪本身上具有槽的滾子設(shè)計。這個專利還公開了一種輪子支撐，該支撐與輪子一起樞軸轉(zhuǎn)動從而壓下開關(guān)。該申請的專利權(quán)人的一個相關(guān)申請的題目是“帶有棘輪的光學(xué)機械滾子”，該申請與于1997年10月14日提出申請，申請?zhí)枮镹o.08/949,681。這個申請公開了一種帶有整體槽的滾子，這些槽相對于對準(zhǔn)的光發(fā)射體和探測器可上下移動。
本實用新型提供了一種設(shè)計簡單的滾輪結(jié)構(gòu)。支柱制約并允許滾輪和滾子支撐移動。
在一個優(yōu)選實施例中，支柱與下部殼體成一個整體形成，從而減少了零件數(shù)量并使結(jié)構(gòu)更加緊湊。在輪子的一側(cè)，這些支柱從下部殼體延伸出來支撐提升彈簧的端部。提升彈簧的中部繞在軸上，而該軸連接到滾輪的支撐上。當(dāng)使用者壓下滾輪時，提升彈簧使得滾子支撐壓下直到微動開關(guān)被驅(qū)動為止。在滾輪的第二側(cè)上，滾子支撐包括一個機構(gòu)，當(dāng)使用者壓下滾輪時該機構(gòu)在連接到下部殼體上的支柱內(nèi)上下滑動。這里，該支柱用作垂直移動的滾子支撐的導(dǎo)向部件。這側(cè)包括一個偏壓在滾輪內(nèi)側(cè)的開口上的棘輪彈簧。該棘輪彈簧偏壓在輪子的內(nèi)部圓周上的波浪形表面上，從而在使用者旋轉(zhuǎn)該輪子時提供一種棘輪作用。
為了更好地理解本實用新型的特性和優(yōu)點，本說明書結(jié)合附圖作出了如下描述。


圖1A和1B是體現(xiàn)本實用新型的鼠標(biāo)下部殼體的分解圖和安裝圖。
圖2是圖1的滾子機構(gòu)的俯視圖。
圖3是圖2的滾輪的側(cè)剖視圖。
圖4是圖2的提升彈簧的示意圖。
圖5是圖2的棘輪彈簧的示意圖。
圖6是圖2的棘輪彈簧的滾子支撐片的立體圖。
圖7是圖示了包括發(fā)射體和探測器在內(nèi)的不同零件放置在圖1A和1B的計算機鼠標(biāo)殼體上。
圖1A是體現(xiàn)本實用新型的一個實施例的鼠標(biāo)底殼體的分解圖。圖1B表示裝配起來后的圖1A的組件。圖1A具有下部鼠標(biāo)殼體12，該殼體12包括一個用來限制鼠標(biāo)球的球保持架14。一對導(dǎo)柱16和一對支柱18從下部殼體伸出。這些柱子穿過點劃線所示的電路板20上的孔。以發(fā)光二極管(LED)22作為發(fā)射體安裝在電路板上。光電探測器芯片24也安裝在電路板上，但光電探測器芯片24安裝在電路板的孔的相對側(cè)上。在該電路板上還包括一個微動開關(guān)26。
一個棘輪支撐28具有滑進(jìn)導(dǎo)柱16的邊緣，這些用虛線來表示。棘輪彈簧30安裝在棘輪支撐28上，使棘輪彈簧的一端32固定在支撐28的一端34上，因此它可接觸到滾輪36的內(nèi)側(cè)邊緣。滾輪36由一個輪子組成，該輪子環(huán)繞一個塑性制品的內(nèi)部部件安裝，該內(nèi)部部件在一側(cè)有一軸38，并在軸38的相對側(cè)內(nèi)部有一個開口側(cè)，同時鋸齒形凸出部環(huán)繞內(nèi)部圓周。該鋸齒形凸出部與棘輪彈簧32接合，因此當(dāng)輪子借助于穿過鋸齒形邊緣的彈簧作用而旋轉(zhuǎn)時可感覺到棘輪力。滾輪由一個滾子支撐來支撐，該滾子支撐包括一側(cè)上的棘輪支撐28和另一側(cè)上的軸38。
提升彈簧40具有用于與軸38接合的一個中心卷繞部分和安裝在支柱18上的延伸端。
圖2是滾子機構(gòu)的俯視圖。滾輪36位于中心并如圖3中的剖面圖所示。如圖3所示，軸38在一側(cè)向外延伸，同時在另一側(cè)有圓形開口42。軸44從圓形開口中心延伸出來從而與滾子支撐28相接合。在內(nèi)側(cè)圓周上可看到許多鋸齒形邊緣46。它們與圖5詳細(xì)地所示的棘輪彈簧30的圓環(huán)形端32相接合。該圓環(huán)與滾輪鼓狀部的內(nèi)側(cè)上的齒46相嚙合從而提供棘輪力。
圖4更加詳細(xì)地示出了提升彈簧40。它具一個中心卷繞部分，該部分如圖2所示地環(huán)繞著軸38。兩個端部在這些導(dǎo)柱的頂部上的狹槽內(nèi)抵靠在導(dǎo)柱18的頂部上。該彈簧把它的驅(qū)動力加到微動開關(guān)的驅(qū)動力從而增大了驅(qū)動微動開關(guān)26所需要的力。該輪子上的鉤爪的通常摩擦力需要壓力(1N)直到五倍于旋轉(zhuǎn)該輪子所需切向力(0.22N＝22g)。一般開關(guān)的驅(qū)動力是0.75N＝75g，而提升彈簧增加了驅(qū)動力從而使得輪子開關(guān)的最后驅(qū)動力約為1.5N(＝150g)。圖4中的彈簧40最好有7.5圈并卷繞成具有比軸38的直徑大的直徑。這就使得軸38和滾輪36可以自由地旋轉(zhuǎn)而不為該彈簧所阻止。由棘輪彈簧30施加以產(chǎn)生棘輪效果的一般最大力是0.22N＝22g。
使用時，當(dāng)使用者轉(zhuǎn)動滾輪36時，棘輪彈簧穿過齒46上下移動，同時給使用者棘輪的感覺。當(dāng)滾輪旋轉(zhuǎn)時，LED22發(fā)出的光交替地被阻擋，然后當(dāng)光通過這些槽時由探測器24來測定。由于LED和探測器處于輪子的水平中心，即使在滾輪由使用者壓下來驅(qū)動微動開關(guān)時，槽與LED和探測器保持對準(zhǔn)。這就避免了噪聲，而該噪聲在滾輪壓下時可引起光標(biāo)的不必要的移動。
當(dāng)使用者壓下滾輪時，該輪子在一側(cè)推壓提升彈簧40。在另一側(cè)，棘輪支撐28由導(dǎo)柱16導(dǎo)向而向下滑動直到微動開關(guān)26開啟。
圖7顯示了電路板20的布置。圖中示出了微動開關(guān)26以及輔助微動開關(guān)50和52的位置，輔助微動開關(guān)50和52可以由鄰近滾子的鼠標(biāo)上部殼體上的按鈕來啟動。圖7還示出了安裝在滾輪相對側(cè)上的LED22和光電探測器24。
開口54允許導(dǎo)柱和支柱通過從而安裝滾子和滾子支撐。還示出了編碼輪的發(fā)射體/探測器對56和58，該編碼輪被用來表示用于鼠標(biāo)本身移動的球體的X和Y方向。
LED22和光發(fā)射體24安裝在電路板上，并在滾輪和支撐壓下時保持不動，而該電路板安裝到下部殼體上。這樣，它們與滾輪的中心軸向?qū)?zhǔn)，結(jié)果是，借助于發(fā)射體和探測器相對于隨著垂直運動而變化的槽的位置，特定的槽在垂直方向上可上下運動而不會產(chǎn)生噪聲。
在美國專利No.5,670,690中更加詳細(xì)地公開了作為下部鼠標(biāo)殼體一部分的球保持架14的結(jié)構(gòu)。在美國專利No.5,680,157中提出了一種光發(fā)射體22的最佳技術(shù)，該光發(fā)射體使用了帶有光柵的輪子上的狹槽，這里引入公開的美國專利No.5,680,157以作參考。
在圖7中還示出了處理器芯片60。此外，示出了鼠標(biāo)球的編碼輪62。這些編碼輪連接到軸(未示出)上，而這些軸以公知的方式偏壓在鼠標(biāo)球(未示出)上。LED64和探測器66通過編碼輪62提供光信號。在圖7中還示出了幾個安裝在電路板上的電阻和電容但是沒有作標(biāo)注。正如所見，滾輪機構(gòu)的小軌跡及部件在電路板上的獨特布置的優(yōu)點之一是電路板可完全固定在球保持架的一側(cè)上，正如圖1A和1B中所見。
如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知，在不脫離它的本質(zhì)特征的情況下，本實用新型可以其它具體形式體現(xiàn)。例如，導(dǎo)柱可安裝在電路板上而不是作為下部殼體的一部分。另一方面，滾輪可具有安裝在導(dǎo)柱上的單一軸，而在這些柱子上的槽可壓下并且它下方的卷簧提供啟動力?？梢云渌姆绞絹硖峁┘喿饔谩＠?，圓柱形軸導(dǎo)向件向著中心軸延伸到輪子，而彈簧安裝在軸導(dǎo)向件上并偏壓在鋸齒形鼓狀部上。
此外，除光學(xué)之外的其它編碼機構(gòu)可用于滾輪。如，可采用磁性編碼器，這種編碼器帶有用于編碼輪的霍耳(Hall)傳感器和磁性塑料。開關(guān)可以是任何類型，如光學(xué)或磁性開關(guān)?？刹捎脠A頂形橡皮或任何其它類開關(guān)來代替微動開關(guān)。因此，上面的描述是用于解釋，但不限制后面的權(quán)利要求書中提出的本實用新型的范圍。
權(quán)利要求1.一種計算機的指點器，包括一個下部殼體；一個連接到所述下部殼體上的上部殼體，所述上部殼體具有一個槽；一個部分地穿過所述上部殼體上的所述槽的滾輪；一個用于可旋轉(zhuǎn)地支撐所述滾輪的滾子支撐；一個與所述下部殼體和上部殼體之一連接的支撐導(dǎo)向件，用于約束所述滾子支撐從而允許所述滾子支撐和滾輪一起隨著使用者手指在所述滾輪上的驅(qū)動而垂直移動；一個成形用于測定所述滾輪旋轉(zhuǎn)的傳感器；及一個安裝成由所述滾子支撐和所述滾輪的所述垂直移動所啟動的開關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的指點器，其特征在于，所述支撐導(dǎo)向件整體地作為所述下部殼體的一部分而形成。
3.如權(quán)利要求1所述的指點器，其特征在于，它還包括一個連接到所述下部殼體上的彈簧支撐；及一個安裝在所述彈簧支撐和所述滾子支撐之間的提升彈簧。
4.如權(quán)利要求3所述的指點器，其特征在于，所述滾子支撐包括一個位于所述滾子支撐的第一側(cè)上的第一軸，用于與所述彈簧接合。
5.如權(quán)利要求4所述的指點器，其特征在于，所述滾子支撐還包括一個鼓狀部，該鼓狀部具有從第一側(cè)延伸出來的所述第一軸、一個開口的第二側(cè)及一個環(huán)繞所述鼓狀部內(nèi)圓周的波浪形內(nèi)表面；一個向著所述開口的第二側(cè)從所述第一側(cè)伸延到所述鼓狀部內(nèi)部的第二軸；一個具有用于與所述第二軸接合的第一側(cè)的棘輪支撐，所述棘輪支撐與所述支撐導(dǎo)向件接合；及一個棘輪彈簧，它具有一個連接到所述棘輪支撐上的第一側(cè)和一個偏壓在所述鼓狀部的所述波浪形內(nèi)表面上的第二側(cè)。
6.如權(quán)利要求1所述的指點器，其特征在于，它還包括在所述滾輪上的若干槽；及其中所述傳感器包括發(fā)射體和探測器，該發(fā)射體和探測器安裝在所述滾輪的相對側(cè)上并處于所述滾輪的水平中點。
7.如權(quán)利要求1所述的指點器，其特征在于，所述支撐導(dǎo)向件包括至少兩個導(dǎo)柱。
8.如權(quán)利要求1所述的指點器，其特征在于，所述指點器是鼠標(biāo)或跟蹤球。
9.一種計算機的指點器，包括一個下部殼體；一個連接到所述下部殼體上的上部殼體，所述上部殼體具有一個槽；一個部分地穿過所述上部殼體上的所述槽的滾輪；一個支撐所述滾輪的鼓狀部，所述鼓狀部具有一個從第一側(cè)延伸出來的第一軸、一個開口的第二側(cè)及一個環(huán)繞所述鼓狀部內(nèi)圓周的波浪形內(nèi)表面；一個向著所述開口的第二側(cè)從所述第一側(cè)伸延到所述鼓狀部內(nèi)部的第二軸；一個具有用于與所述第二軸接合的第一側(cè)的棘輪支撐；一個棘輪彈簧，它具有一個連接到所述棘輪支撐上的第一側(cè)和一個偏壓在所述鼓狀部的所述波浪形內(nèi)表面上的第二側(cè)；一個成形用于測定所述滾輪旋轉(zhuǎn)的傳感器。
專利摘要一種滾輪結(jié)構(gòu)，支撐導(dǎo)向件連接到下部殼體以約束和允許滾輪和滾子支撐移動。支撐導(dǎo)向件與下部殼體形成一體,減少零件數(shù)量并使設(shè)計緊湊。支撐導(dǎo)向件在輪子一側(cè)繞一軸支撐一彈簧。壓下滾輪時,彈簧使?jié)L子支撐壓下直到微動開關(guān)啟動。在滾輪第二側(cè),滾子支撐由一個在壓下滾輪時能在支撐導(dǎo)向件內(nèi)上下滑動的機構(gòu)組成。這側(cè)包括一偏壓在滾輪開口內(nèi)側(cè)的彈簧。該彈簧偏壓在輪子內(nèi)圓周的波浪形表面上,從而在旋轉(zhuǎn)輪子時提供棘輪效果。
文檔編號G06F3/033GK2399774SQ9921123
公開日2000年10月4日 申請日期1999年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月11日
發(fā)明者安托萬·A·梅爾米諾德, 馬里克·A·比迪維勒, 宋子亮 申請人:羅技電子股份有限公司