CN113190127A - 电容触控笔 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电容触控笔，包括固定结构和设于固定结构内的笔尖组件，固定结构包括笔杆，笔尖组件包括笔尖轴和应变传感器，应变传感器包括弹性体和设于弹性体上的应变计，弹性体呈L字型且其一端头固定在固定结构上，还包括套设在笔尖轴的中部区域的万向结构，万向结构连接所述固定结构。本电容触控笔采用L字型弹性体配合万向结构，结构新颖、实用，且电容触控笔自身旋转到不同角度时，相同负载的情况下，应变计形变变化率小，使得信号输出一致性能优越；另外，万向结构安装于笔尖轴的中部区域，还能够缩减笔尖组件在长度方向上的占用空间，使得电容触控笔内部结构更为紧凑。

Description

电容触控笔
技术领域
本发明涉及触控控制设备技术领域，尤其涉及电容触控笔。
背景技术
目前，电容触控笔设计中，触控笔笔尖组件包括将压力转换为电信号的应变器传感器，应变式传感器包括弹性体和设于弹性体上的应变计，弹性体通常为双臂支撑结构(如U字型结构)。笔尖受力后传导到应变式传感器，应变式传感器的两臂受力变形，应变计设于其中一个臂上，其变形输出电信号，电容触控笔在使用过程中，受力相同的情况下，笔杆本身旋转到不同角度时，臂变形数值变化大，导致信号输出变化大，一致性能差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种信号输出一致性能优越的电容触控笔。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：电容触控笔，包括固定结构和设于固定结构内的笔尖组件，固定结构包括笔杆，笔尖组件包括笔尖轴和应变传感器，应变传感器包括弹性体和设于弹性体上的应变计，弹性体呈L字型且其一端头固定在固定结构上，还包括套设在笔尖轴的中部区域的万向结构，万向结构连接所述固定结构。
本发明的有益效果在于：本电容触控笔采用L字型弹性体配合万向结构，结构新颖、实用，且电容触控笔自身旋转到不同角度时，相同负载的情况下，应变计形变变化率小，使得信号输出一致性能优越；另外，万向结构安装于笔尖轴的中部区域，还能够缩减笔尖组件在长度方向上的占用空间，使得电容触控笔内部结构更为紧凑。
附图说明
图1为本发明实施例一的电容触控笔的爆炸图；
图2为本发明实施例一的电容触控笔中的笔尖组件的爆炸图；
图3为本发明实施例一的电容触控笔中的应变传感器的结构示意图；
图4为本发明实施例一的电容触控笔中的轴套组件的剖视图；
图5为现有技术中的电容触控笔的状态图(笔杆倾斜45°、自身旋转0°时)；
图6为现有技术中的电容触控笔的状态图(笔杆倾斜45°、自身旋转45°时)；
图7为现有技术中的电容触控笔的状态图(笔杆倾斜45°、自身旋转90°时)；
图8为现有技术中的电容触控笔的状态图(笔杆倾斜45°、自身旋转135°时)；
图9为现有技术中的电容触控笔的状态图(笔杆倾斜45°、自身旋转180°时)；
图10为本发明实施例一的电容触控笔的状态图(笔杆倾斜45°、自身旋转0°时)；
图11为本发明实施例一的电容触控笔的状态图(笔杆倾斜45°、自身旋转45°时)；
图12为本发明实施例一的电容触控笔的状态图(笔杆倾斜45°、自身旋转90°时)；
图13为本发明实施例一的电容触控笔的状态图(笔杆倾斜45°、自身旋转135°时)；
图14为本发明实施例一的电容触控笔的状态图(笔杆倾斜45°、自身旋转180°时)。
标号说明：
1、笔杆；
2、笔尖组件；21、笔尖轴；211、平板部；2111、限位凸条；212、螺纹段；213、抵触台阶；22、电极组件；23、应变传感器；231、弹性体；2311、第一臂；2312、第二臂；232、应变计；24、轴套组件；241、内轴套；242、外轴套；2421、环状部；2422、延伸部；243、内弧面；244、外弧面；25、连接压件；26、笔尖锁止件；
3、芯片组件；
4、主控板；41、无线充电模组；
5、电池；
6、天线组件；
7、笔支架；71、开窗；
8、屏蔽组件。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1至图14，电容触控笔，包括固定结构和设于固定结构内的笔尖组件2，固定结构包括笔杆1，笔尖组件2包括笔尖轴21和应变传感器23，应变传感器23包括弹性体231和设于弹性体231上的应变计232，弹性体231呈L字型且其一端头固定在固定结构上，还包括套设在笔尖轴21的中部区域的万向结构，万向结构连接所述固定结构。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本电容触控笔采用L字型弹性体231配合万向结构，结构新颖、实用，且电容触控笔自身旋转到不同角度时，相同负载的情况下，应变计232形变变化率小，使得信号输出一致性能优越；另外，万向结构安装于笔尖轴21的中部区域，还能够缩减笔尖组件2在长度方向上的占用空间，使得电容触控笔内部结构更为紧凑。
进一步的，弹性体231包括相连的第一臂2311和第二臂2312，所述第一臂2311与所述固定结构连接固定，所述第二臂2312固定在所述笔尖轴21上，所述应变计232设于所述第一臂2311上。
进一步的，所述笔尖轴21包括平板部211，所述第二臂2312固定在所述平板部211上，所述平板部211上设有用于限位所述第二臂2312的限位凸条2111。
由上述描述可知，限位凸条2111的设置能够起到限位第二臂2312的作用，方便弹性体231与笔尖轴21的组装工作，提高产品一致性；另外，限位凸条2111还能够起到保护第二臂2312的作用，防止第二臂2312在组装的过程中意外刮伤。
进一步的，所述万向结构包括轴套组件24，所述轴套组件24包括相配合的内轴套241与外轴套242，所述内轴套241套设在所述笔尖轴21的中部区域，外轴套242固定在固定结构上。
由上述描述可知，轴套组件24结构简单、实用。
进一步的，所述笔尖组件2还包括设于所述笔尖轴21上的电极组件22，所述第一臂2311靠近所述笔尖轴21远离所述电极组件22的一端设置。
由上述描述可知，第一臂2311与轴套组件24之间具有较大的间距，利于提高应变传感器23的灵敏度。
进一步的，还包括芯片组件3，所述芯片组件3设于所述笔尖轴21上，所述芯片组件3分别与所述应变计232及所述电极组件22电性连接。
进一步的，所述轴套组件24中所述外轴套242的数量为两个，所述外轴套242包括环状部2421，所述环状部2421具有内弧面243，所述内轴套241的外周壁设有与所述内弧面243相配合的外弧面244，两个所述外轴套242的环状部2421相互靠近形成限位所述内轴套241的限位空腔。
进一步的，所述轴套组件24中的两个所述外轴套242相互连接固定。
进一步的，所述外轴套242还包括延伸部2422，所述延伸部2422位于所述环状部2421的外侧并与所述环状部2421相连，所述外轴套242通过所述延伸部2422固定在所述固定结构上。
进一步的，所述固定结构还包括设于所述笔杆1内的笔支架7和/或设于所述笔杆1内的屏蔽组件8。
由上述描述可知，万向结构具体的安装位置多种多样，可按需设置，利于丰富电容触控笔的多样性。
实施例一
请参照图1至图14，本发明的实施例一为：一种电容触控笔，可用于触控操作手机、平板电脑、导航仪等触控设备。
如图1所示，所述电容触控笔包括固定结构，所述固定结构包括笔杆1，所述笔杆1内设有笔尖组件2、芯片组件3、主控板4、电池5及天线组件6，所述天线组件6、所述芯片组件3和所述电池5分别与所述主控板4电性连接，所述笔尖组件2位于所述笔杆1的头部，本实施例中，所述固定结构还包括笔支架7与屏蔽组件8，所述笔支架7与所述屏蔽组件8分别设于所述笔杆1内，所述笔支架7连接所述笔尖组件2，所述屏蔽组件8罩设所述笔尖组件2以对笔尖组件2进行屏蔽，所述天线组件6、所述主控板4和所述电池5分别固定在所述笔支架7上，具体的，所述笔尖组件2通过所述屏蔽组件8与所述笔支架7连接固定。需要说明的是，在其他一些实施例中，所述固定结构也可以不设置所述笔支架7和/或屏蔽组件8，此时，所述笔尖组件2、所述天线组件6、所述主控板4和所述电池5直接固定在笔杆1上即可。
为方便充电，所述主控板4上设有无线充电模组41，所述无线充电模组41与所述主控板4电连接，所述笔支架7上具有对应于所述无线充电模组41设置的开窗71。
请结合图1至图3，具体的，所述笔尖组件2包括笔尖轴21、电极组件22和应变传感器23，所述电极组件22与所述芯片组件3电性连接，应变传感器23包括弹性体231和设于弹性体231的应变计232，弹性体231呈L字型且其一端头固定在固定结构上，所述弹性体231分别与所述笔尖轴21及所述固定结构连接固定，还包括套设在笔尖轴21的中部区域的万向结构，万向结构连接所述固定结构。
请结合图2和图3，更具体的，弹性体231包括相连的第一臂2311和第二臂2312，所述第一臂2311与所述固定结构连接固定，所述第二臂2312固定在所述笔尖轴21上，所述应变计232设于所述第一臂2311上。优选的，所述笔尖轴21包括平板部211，所述第二臂2312固定在所述平板部211上，所述平板部211上设有用于限位所述第二臂2312的限位凸条2111，所述限位凸条2111的数量为两个，所述第二臂2312位于两个所述限位凸条2111之间。作为一种优选实施方式，所述第一臂2311远离第二臂2312的一端的端头固定在所述固定结构上，如此，可降低电容触控笔的组装难度并节省物料，且能够保证应变计232的反应灵敏度。
为进一步保证应变传感器23的灵敏度，优选所述第一臂2311靠近所述笔尖轴21远离所述电极组件22的一端设置，也就是说，第一臂2311与万向结构之间保留有足够的间距。
详细的，所述第一臂2311与所述屏蔽组件8焊接固定，所述第二臂2312焊接固定在所述平板部211上。在其他实施例中，所述第一臂2311还可以直接固定在笔支架7或笔杆1上，具体的固定方式可选螺接、胶接、卡接等；第二臂2312也可以采用螺接、胶接、卡接等固定方式与笔尖轴21连接固定。
请结合图1和图2，为让电容触控笔内部结构更为紧凑及缩短电极组件22与芯片组件3的导通距离，优选所述芯片组件3设于所述平板部211上，所述芯片组件3分别与所述应变计232及电极组件22电性连接，进一步优选，所述芯片组件3固定在所述限位凸条2111上，如此，限位凸条2111不仅起到限位、保护所述第二臂2312的作用，还起到为芯片组件3提供安装位置的作用，实现了一物多用。
请结合图2和图4，本实施例中，所述万向结构包括轴套组件24，所述轴套组件24包括相配合的内轴套241与外轴套242，所述内轴套241套设在所述笔尖轴21的中部区域，外轴套242固定在固定结构上。详细的，所述轴套组件24中所述外轴套242的数量为两个，所述外轴套242包括环状部2421，所述环状部2421具有内弧面243，所述内轴套241的外周壁设有与所述内弧面243相配合的外弧面244，两个所述外轴套242的环状部2421相互靠近形成限位所述内轴套241的限位空腔，所述限位空腔的两个开口的直径小于所述外弧面244的最大直径，如此可以避免内轴套241脱离所述限位空腔，利于保证轴套组件24的结构稳定性。
优选的，所述轴套组件24中的两个所述外轴套242相互连接固定，本实施例中，所述外轴套242还包括延伸部2422，所述延伸部2422位于所述环状部2421的外侧并与所述环状部2421相连，所述外轴套242通过所述延伸部2422固定在所述固定结构上。具体的，所述轴套组件24中的两个延伸部2422焊接固定，当然，两个所述外轴套242采用其他的固定方式相连也是可行的，例如螺接、卡接、粘接等。
请结合图1和图2，所述笔尖轴21上还设有螺纹段212和用于抵压电极组件22的连接压件25，所述螺纹段212上螺纹连接有笔尖锁止件26，所述笔尖锁止件26抵压所述连接压件25以锁止所述电极组件22。所述笔尖锁止件26对连接压件25形成锁定时，连接压件25的至少一部分区域位于所述笔尖锁止件26内，从而形成抵压。
内轴套241与笔尖轴21过盈配合，为保证笔尖组件2的结构稳定性，所述笔尖轴21上设有抵触台阶213，所述内轴套241的两端分别与所述抵触台阶213及所述锁止件抵持，从而使得内轴套241与笔尖轴21形成稳定地连接固定。由此可见，本实施例中，所述笔尖锁止件26既起到锁止连接压板的作用，又起到了锁止内轴套241的作用，实现了一物多用。当然，所述内轴套241与笔尖轴21还可以采用粘接、卡接等方式进行连接固定或加固连接。
为保证外轴套242的结构稳定性以及方便其加工制造，所述环状部2421与所述延伸部2422为由一块金属板材经拉伸成型的一体式结构。
仿真测试
为进一步说明本申请技术方案的优势，申请人分别对现有技术中的电容触控笔(弹性体呈U字型)与本实施例中的电容触控笔进行了仿真模拟测试。
表1具有U字型弹性体的电容触控笔仿真测试结果表
笔杆倾斜角度 受力大小 笔杆自身旋转角度 应变计处形变 应变计处应力
1 45° 400N 0° 0.015573mm 81.51MPa
2 45° 400N 45° 0.015861mm 111.45MPa
3 45° 400N 90° 0.0161893mm 152MPa
4 45° 400N 135° 0.016276mm 147.48MPa
5 45° 400N 180° 0.016068mm 119.31MPa
由表1结果计算可知，具有U字型弹性体的电容触控笔中的应力传感器的形变变化率σ：|Max-Min|/Max＝4.319％。表1中电容触控笔的状态图可参考图5至图9。
表2本实施例的电容触控笔仿真测试结果表
笔杆倾斜角度 受力大小 笔杆自身旋转角度 应变计处形变 应变计处应力
1 45° 400N 0° 0.031945mm 205.48MPa
2 45° 400N 45° 0.031905mm 206.14MPa
3 45° 400N 90° 0.031765mm 206.37MPa
4 45° 400N 135° 0.031604mm 205.41MPa
5 45° 400N 180° 0.031518mm 204.42MPa
由表2结果计算可知，本实施例的电容触控笔中的应力传感器的形变变化率σ：|Max-Min|/Max＝1.3367％。表2中电容触控笔的状态图可参考图10至图14。
由此可见，本实施例的电容触控笔中的应力传感器的形变变化率σ要远小于现有技术的电容触控笔中的应力传感器的形变变化率，这证明本实施例的电容触控笔相比于现有技术的电容触控笔信号输出一致性能更为优越。另外，本实施例的电容触控笔中的应力传感器所受应力普遍较现有技术的电容触控笔中的应力传感器所受应力大，因此，本实施例的电容触控笔还具有信号输出清晰的优势。
实施例二
本发明的实施例二是在实施例一的基础上对笔支架提出的进一步改进，具体为：所述笔支架为金属注射成型的结构件，如此，可方便笔支架结构的设计、制造。
综上所述，本发明提供的电容触控笔采用L字型弹性体配合万向结构，结构新颖、实用，且电容触控笔自身旋转到不同角度时，相同负载的情况下，应变计形变变化率小，使得信号输出一致性能优越；万向结构安装于笔尖轴的中部区域，还能够缩减笔尖组件在长度方向上的占用空间，使得电容触控笔内部结构更为紧凑；笔尖轴的平板部上设有限位凸条，该限位凸条不仅可以起到限位、保护弹性体的作用，还起到提供芯片组件安装位置的作用，实现了一物多用；另外，笔尖锁止件不仅起到紧固连接压件的作用，还起到加固内轴套的作用，也实现了一物多用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.电容触控笔，包括固定结构和设于固定结构内的笔尖组件，固定结构包括笔杆，笔尖组件包括笔尖轴和应变传感器，应变传感器包括弹性体和设于弹性体上的应变计，其特征在于：弹性体呈L字型且其一端头固定在固定结构上，还包括套设在笔尖轴的中部区域的万向结构，万向结构连接所述固定结构。
2.根据权利要求1所述的电容触控笔，其特征在于：弹性体包括相连的第一臂和第二臂，所述第一臂与所述固定结构连接固定，所述第二臂固定在所述笔尖轴上，所述应变计设于所述第一臂上。
3.根据权利要求2所述的电容触控笔，其特征在于：所述笔尖轴包括平板部，所述第二臂固定在所述平板部上，所述平板部上设有用于限位所述第二臂的限位凸条。
4.根据权利要求2所述的电容触控笔，其特征在于：所述万向结构包括轴套组件，所述轴套组件包括相配合的内轴套与外轴套，所述内轴套套设在所述笔尖轴的中部区域，外轴套固定在固定结构上。
5.根据权利要求4所述的电容触控笔，其特征在于：所述笔尖组件还包括设于所述笔尖轴上的电极组件，所述第一臂靠近所述笔尖轴远离所述电极组件的一端设置。
6.根据权利要求5所述的电容触控笔，其特征在于：还包括芯片组件，所述芯片组件设于所述笔尖轴上，所述芯片组件分别与所述应变计及所述电极组件电性连接。
7.根据权利要求4所述的电容触控笔，其特征在于：所述轴套组件中所述外轴套的数量为两个，所述外轴套包括环状部，所述环状部具有内弧面，所述内轴套的外周壁设有与所述内弧面相配合的外弧面，两个所述外轴套的环状部相互靠近形成限位所述内轴套的限位空腔。
8.根据权利要求7所述的电容触控笔，其特征在于：所述轴套组件中的两个所述外轴套相互连接固定。
9.根据权利要求7所述的电容触控笔，其特征在于：所述外轴套还包括延伸部，所述延伸部位于所述环状部的外侧并与所述环状部相连，所述外轴套通过所述延伸部固定在所述固定结构上。
10.根据权利要求1所述的电容触控笔，其特征在于：所述固定结构还包括设于所述笔杆内的笔支架和/或设于所述笔杆内的屏蔽组件。
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