CN113741711A - 计算机输入设备 - Google Patents

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Abstract

计算机输入设备包括具有开口的壳体，相对于壳体被支承并与开口同心的球保持器，定位于球保持器内并延伸穿过壳体中的开口的球，以及与球保持器同心并且相对于球保持器可旋转的滚环。球相对于球保持器可移动。球保持器具有轨道，以及滚环具有接收在球保持器的轨道内以保持滚环的至少一个突起。

Description

计算机输入设备
技术领域
本公开涉及一种计算机输入设备。特别地，本公开涉及与计算机系统一起使用的轨迹球。
发明内容
一方面，计算机输入设备包括：具有开口的壳体，相对于壳体被支承并与开口同心的球保持器，定位于球保持器内并延伸穿过壳体中的开口的球，以及与球保持器同心并且相对于球保持器可旋转的滚环。球相对于球保持器可移动。球保持器具有轨道，以及滚环具有接收在球保持器的轨道内以保持滚环的至少一个突起。
在另一方面，计算机输入设备包括：具有开口的壳体，由该壳体支承并相对于壳体可旋转的球，与该开口同心且可绕该球旋转的滚环，定位于壳体内并与球和滚环通信以控制在计算机屏幕上光标的移动的控制器。球的至少一部分延伸通过壳体中的开口。滚环包括形成为单件的第一部分和第二部分。第一部分延伸通过开口，第二部分定位于壳体的外部。第一部分具有定位于壳体内的多个狭缝。滚环的运动导致多个狭缝的运动，并且多个狭缝的运动产生被发送到控制器的信号。
在另一方面，公开了一种用于制造计算机输入设备的方法。该方法包括：提供具有开口的壳体，将球支承件相邻于开口定位在壳体内，将球定位在壳体中的球支承件上使得球的一部分延伸穿过壳体中的开口，将球保持器固定在球支承件上以防止球从壳体中移出，以及将滚环连接到球保持器，使得滚环的第一端定位于壳体中，而滚环的与第一端相对的部分处于壳体外部。球保持器具有轨道。
另外，通过考虑具体实施方式和附图，本公开的其它方面将变得明显。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的计算机输入设备的前视立体图，该计算机输入设备包括壳体、球保持器、球和滚环。
图2是沿图1的线2-2得到的权利要求1的计算机输入设备的剖视图。
图3示出了图1的计算机输入设备的另一前视立体图，该计算机输入设备的壳体的一部分被移除。
图4示出了图1的计算机输入设备的局部分解图。
图5示出了图1的计算机输入设备的球保持器的立体图，该球保持器联接至球支承件。
图6示出了图5的球保持器和球支承件的分解图。
图7示出了图1的计算机输入设备的滚环的立体图。
图8示出了图1的计算机输入设备的球保持器和滚环的分解图。
具体实施方式
在对本公开的任何方面进行详细说明之前，应当理解的是，本公开并不局限于将其应用至以下说明书所述或附图所示的结构细节和部件布置。本公开能够支持其它方面并以各种方式实践或实施。而且，应当理解的是，本文中所用的措辞和术语是为描述的目的而不应认为是限制。本领域普通技术人员应理解程度的术语，例如“基本上”、“大约”、“约”等，是指给定值之外的合理范围，例如与制造、组装和所描述方面的使用相关的通用公差。
图1-2示出了计算机输入设备10，其被示为轨迹球，构造成与计算机系统一起使用。轨迹球10具有与计算机系统的计算机屏幕(未示出)通信的球12和滚环14。如图1和图2所示，轨迹球10包括具有纵向轴线A的壳体18、第一侧22(例如，底侧)、第二侧26(例如，顶侧)、和第三侧30(例如，左侧)。纵向轴线A在前后方向上延伸，平行于轨迹球10的最长尺寸。壳体18的顶侧26限定弧形表面。顶侧26联接到底侧22和左侧30。底侧22限定平坦表面。底侧22将轨迹球10支承在支承表面(例如，桌子等)上。壳体18还包括延伸穿过顶侧26的开口34。如图1所示，所示的壳体18在顶侧26上具有凹部38，并且开口34位于凹部38内。球12和滚环14至少局部地定位在壳体18内并且延伸穿过开口34。球12和滚环14至少局部地由壳体18支承并且相对于壳体18可移动(例如，可旋转)。
轨迹球10包括支承在顶侧26上的第一致动器或按钮42(例如，“右键”按钮)和支承在左侧30上的多个第二致动器或按钮46。右键按钮42和多个第二按钮46位于轨迹球10和滚环14的相对两侧。按钮42、46与屏幕通信。底侧22能包括未示出的几个按钮，例如电源开关、无线通信按钮和每英寸点数(DPI)按钮。在其它实施例中，轨迹球10可以具有其它类型和/或数量的按钮，并且按钮可以不同的构造布置在壳体18上。
壳体18的顶侧26构造成接收使用者的手的一部分，而左侧30构造成接收使用者的手的另一部分。特别地，顶侧26的尺寸、形状和轮廓被设计成舒适地支承使用者的手掌和手指，而左侧30的尺寸、形状和轮廓被设计成舒适地接收使用者的拇指。在其它实施例中，壳体18能具有其它形状和构造。另外，轨迹球10能包括其他类型的致动器和/或致动器能位于壳体18上的其他位置。
关于图2-6，球12由球支承件60和球保持器64支承。球支承件60构造成将球12相对于开口34保持就位，而球保持件64构造成防止球12从开口34移出。球支承件60至少局部定位并支承在壳体18的内部68(图2)内。球支承件60能通过紧固件(未示出)固定在壳体的内部。在图5和图6中更详细地示出了球支承件60。球支承件60具有主体，该主体具有弧形壁76，该弧形壁76限定凹室80。凹室具有定位于内部68内的第一端或封闭端84和与壳体18中的开口34同心的第二或开放端88。在所示实施例中，开放端88定位在壳体18外部，如图2所示。在其他实施例中，开放端88能定位在壳体18内或定位在与开口34相同的平面中。封闭端84包括延伸通过其的至少一个孔隙92。壁76的外表面包括至少一个凹室96，该凹室96限定了横档或槽部100。在所示的实施例中，壁76包括多个凹室96，每个凹室限定槽部100。如图所示，壁76在所示的实施例中包括具有槽部100的四个凹室96，但是在其他实施例中能包括更多或更少的凹室96和槽部100。
球支承件60还包括联接至主体的弧形通道104。弧形通道104从壁76径向向外延伸。在所示的实施例中，弧形通道104仅局部围绕球支承件60的周缘延伸。所示的弧形通道104也由几个离散的部段限定，使得弧形通道104是不连续的。弧形通道104接收滚环14的一部分以帮助引导滚环14。
进一步参照图5和图6，球保持器64包括与壳体18中的开口34和球支承件60的开口端88同心的圆形主体。球保持器64至少局部地定位在壳体18的外部。如图所示，球保持器64具有第一端110、第二端114、以及在主体的外表面中定位在第一端110与第二端114之间的周向轨道118。轨道118形成在壳体18的外部上。所示的轨道118围绕球保持器64的整个周缘是连续的。至少一个突起122从第一端110延伸并且包括钩126。在所示的实施例中，球保持器64包括多个突起122，每个突起122具有钩126。球保持器64在所示的实施例中包括四个具有钩126的突起122，但是在其他实施例中能包括更多或更少的具有钩126的突起122。多个突起122中的每一个形状配合地接合(例如，通过卡扣配合接合)球支承件60的壁76中的凹室96之一，以将球保持器64固定到球支承件60上。即，每个突起122接收在相应的凹室96内，使得钩126接合(例如，通过卡扣配合接合)槽部100。在其他实施例中，球支承件60能包括钩126，并且球保持件64能包括凹室96，或者球支承件60和球保持件64能使用其他合适的方式联接在一起。球支承件60的封闭端84接收球12，并且与球保持器64一起将球12保持在壳体18内。
关于图2-4和7-8，滚环14与壳体18中的开口34和球保持器64同心。滚环14可绕球12和球保持器64旋转。滚环14包括从壁142的内表面延伸的至少一个突起140。突起140接收在球保持器64的轨道118中以引导滚环14。在所示的实施例中，滚环14具有从其延伸的多个突起140。滚环14在所示的实施例中包括四个突起140，但是在其他实施例中能包括更多或更少的突起140。在其他实施例中，滚环14能包括轨道118，并且球保持器64能包括一个或多个接收在轨道118中的突起140。
滚环14包括一体成型为单件的第一部分150和第二部分154。在所示的实施例中，第一部分150和第二部分154使用双注射成型工艺形成为单件。第二部分154与第一部分150同心。第一部分150由第一材料形成，并且第二部分154由不同于第一材料的第二材料形成。第一材料比第二材料更具刚性，并且弹性更小。在所示的实施例中，第一材料例如是热塑性弹性体(TPE)，第二材料例如是尼龙。只要第二材料比第一材料更具弹性且刚性更小，则能在其他实施例中使用其他合适的第一和第二材料。
第一部分150的壁142是圆柱形的，并具有第一或下端158和与第一端158相对的第二或上端162。多个狭缝166定位在第一端158处。突起140定位在第二端162附近。壁142(图7)中的一对切口170定位在每个突起140的相对两侧上。
第二部分154包括第一或下端174、与第一端174相对的第二或上端178、以及在第一和第二端174、178之间延伸的抓握表面182。第二部分154的第一端174定位在第一部分150的第一端158和第一部分150的第二端162之间。第二部分154的第二端178定位成与第一部分150的第二端162相邻。在模制期间，第二部分154的第二材料被接收在切口170中并联接到切口170，从而将第一部分150和第二部分154固定在一起成为单件。如图所示，第二部分154具有锥形形状。即，第一端部174限定比第二端部178更大的尺寸(例如，直径)。
第一部分150延伸穿过壳体18中的开口34。第一部分150的第一端158定位在壳体18的内部68内的开口34的第一侧，而第一部分150的第二端162定位在壳体18外部的开口34的第二侧。第二部分154定位在壳体18的外部。第一部分150的第二端162和第二部分154与球保持器64同心。如上文所示和所述，第一部分的突出部140定位在球支承件60的轨道118中并且可在其内移动，使得轨道118引导滚环14的突出部140。
关于图2和图4，轨迹球10包括印刷电路板200和电源(未示出)。在所示的实施例中，电源包括为轨迹球10供电的一个或多个电池。电池可从壳体18移除，并可经由延伸通过底侧22的孔隙(未示出)更换。孔隙102通过联接到底侧22的盖(未示出)选择性地闭合。在附加或替代的实施例中，轨迹球10能由联接到壳体18和计算机系统的输入端口并在壳体18和输入端口之间延伸的线缆供电。印刷电路板200允许轨迹球10与计算机系统之间的通信。例如，印刷电路板200能包括用于经由
Figure BDA0003089022580000061
或其它合适的无线协议与计算机系统进行无线通信的芯片。关于图2，安装到印刷电路板200的是与控制器216(图4)通信的多个传感器204、208和灯212。
控制器经由多个传感器204、208与球12和滚环14通信，以控制计算机系统的屏幕上的内容。多个传感器中的第一传感器204是例如感测轨迹球10的运动的光学传感器。光学传感器204与球支承件60的孔隙92对准并接收在其中。由光学传感器204感测到的轨迹球10的运动导致光标在计算机显示器的屏幕上的运动。多个传感器中的第二传感器208例如是红外(IR)探测器，其测量或探测从灯212发射的红外光，该灯212是红外(IR)灯。如图所示，具有多个狭缝166的滚环14的第一部分的第一端158定位于IR探测器208和IR灯212之间。当滚环14移动或旋转时，狭缝166相对于IR探测器208和IR灯212移动，使得光移动通过多个狭缝166中的一个，或被相邻的狭缝166之间滚环14的第一部分150阻挡。通过IR探测器208探测到的光脉冲确定屏幕上的内容能够滚动的速度。例如，滚环14的旋转速度确定IR探测器208对光脉冲的探测速率。与较慢的光脉冲探测速率相比，较快的光脉冲探测速率导致屏幕上的内容移动速度更快。与控制器216的软件一起，由IR探测器208探测的光脉冲还确定了屏幕上显示的内容正在移动的方向(例如，上下)。
在操作中，使用者能操纵(例如，旋转)球12以在显示器的屏幕上的任何方向上移动光标。使用者可以在第一方向(例如，顺时针)上旋转滚环14，以在第一方向上移动屏幕上的内容(例如，向下滚动)，并且可以在相反的第二方向(例如，逆时针旋转)上旋转滚环14以在第二方向上移动屏幕上的内容(例如，向上滚动)。
通过使用双注射成型将滚环14形成为单件来制造轨迹球10。即，滚环14通过使用单个模具制造，以由第一材料形成第一部分150，并且由第二材料形成第二部分154。具体地，第一注射器系统(未示出)能用于将第一材料选择性地注入模具中，第二注射器系统(未示出)能用于将第二材料选择性地注入模具中。在一些实施例中，在模制加工期间，第二部分154在形成第一部分150之后形成，并且通过将第二材料引入到每个突起140的任一侧上的切口170中来将第二部分154联接到第一部分150。
轨迹球10通过相对于壳体18，特别是相对于壳体18中接收球12的开口34定位滚环14来进一步制造。为此目的，球支承件60与开口34相邻位于壳体18内。即，球支承件60通过紧固件等固定在壳体18上。球12定位在壳体18内的球支承件60上，使得球12的一部分延伸通过壳体18中的开口34。具体地，球12被定位或安置在球支承件的凹室80内，使得其能够与光学传感器204通信。为了将球相对于球支承件60并因此相对于壳体18进行固定，球保持器64固定到球支承件60上。如上所述，球保持器64通过卡扣配合接合而固定到球支承件64，使得球保持器64形状配合地接合或卡合至球支承件60。滚环14相对于开口34定位并且联接至球保持器34。即，滚环14的第一部分150的第一端158定位于壳体18中，并且滚环14的与第一端158相对的部分在壳体34的外部。如上所述，第一部分150的第二端162和第二部分154定位于壳体18的外部。第一端158相对于球支承件60的通道104定位。通道104有助于相对于IR探测器208和IR灯212正确地定位滚环14的第一端158，并因此适当地定位多个狭缝166，使得多个狭缝166可与控制器216一起操作。通过将突起140(或一些突起140)定位在轨道118内，滚环14联接至球保持器64。突起140和轨道118之间的接合允许滚环14围绕球保持器64和球12旋转，从而使狭缝166相对于IR探测器208和IR灯212移动，这使得能够与计算机屏幕通信，如上所述。
尽管已经参考某些较佳方面详细描述了本公开，但是在所描述的本公开的一个或多个独立方面的范围和精神内存在各种变化和修改。在以下权利要求中阐述了本公开的各种特征和优点。

Claims (20)

1.一种计算机输入设备，包括：
具有开口的壳体；
球保持器，所述球保持器相对于所述壳体被支承并与所述开口同心，所述球保持器具有轨道；
球，所述球定位在所述球保持器内并延伸通过所述壳体中的所述开口，所述球相对于所述球保持器可移动；以及
滚环，所述滚环与所述球保持器同心并且相对于所述球保持器可旋转，所述滚环具有至少一个接收在所述球保持器的所述轨道中的突起，以引导所述滚环。
2.根据权利要求1所述的计算机输入设备，其特征在于，还包括控制器，所述控制器定位于所述壳体内并且与所述球和所述滚环通信，以控制光标在计算机屏幕上的移动。
3.根据权利要求1所述的计算机输入设备，其特征在于，还包括球支承件，所述球支承件至少局部地定位于所述壳体内，其中所述球保持器联接至所述球支承件。
4.根据权利要求3所述的计算机输入设备，其特征在于，所述球支承件限定接收并引导所述滚环的一部分的通道。
5.根据权利要求3所述的计算机输入设备，其特征在于，所述球支承件包括具有槽部的凹室，并且所述球支承件包括钩，所述钩接收在所述槽部内以将所述球保持器相对于所述球支承件固定。
6.根据权利要求1所述的计算机输入设备，其特征在于，所述滚环包括形成为单件的第一部分和第二部分，所述第一部分延伸通过所述开口，所述第二部分定位于所述壳体的外部。
7.根据权利要求6所述的计算机输入设备，其特征在于，所述第一部分包括定位于所述壳体内的所述开口的第一侧上的第一端，和位于所述壳体外部的所述开口的第二侧上的第二端。
8.根据权利要求7所述的计算机输入设备，其特征在于，多个狭缝定位于所述第一部分的第一端，并且所述至少一个突起定位成与所述第一部分的第二端相邻。
9.根据权利要求6所述的计算机输入设备，其特征在于，所述第一部分由第一材料构成，所述第二部分由与所述第一材料不同的第二材料构成，并且所述第一材料比所述第二材料硬。
10.根据权利要求1所述的计算机输入设备，其特征在于，所述轨道定位于所述壳体的外部。
11.一种计算机输入设备，包括：
具有开口的壳体；
球，所述球由所述壳体支承并相对于所述壳体可旋转，所述球的至少一部分延伸通过所述开口；
滚环，所述滚环与所述开口同心并且可绕围绕所述球旋转，所述滚环包括形成为单件的第一部分和第二部分，所述第一部分延伸通过所述开口，所述第二部分定位于所述壳体的外部，所述第一部分具有定位于所述壳体内的多个狭缝；以及
控制器，所述控制器定位于所述壳体内并与所述球和所述滚环通信，以控制光标在计算机屏幕上的移动；
其中，所述滚环的运动导致所述多个狭缝的运动，以及
其中所述多个狭缝的运动产生信号，所述信号被发送到所述控制器。
12.根据权利要求11所述的计算机输入设备，其特征在于，所述第一部分由第一材料构成，所述第二部分由与所述第一材料不同的第二材料构成，并且所述第一材料比所述第二材料硬。
13.根据权利要求11所述的计算机输入设备，其特征在于，所述第一部分由尼龙构成，并且所述第二部分由热塑性弹性体构成。
14.根据权利要求11所述的计算机设备，其特征在于，所述第一部分包括定位于所述壳体内的所述开口的第一侧上的第一端，和位于所述壳体外部的所述开口的第二侧上的第二端，所述多个狭缝定位于所述第一端处，所述第二部分与所述第二端同心。
15.根据权利要求11所述的计算机设备，其特征在于，还包括与所述滚环的所述第二部分同心的球保持器，所述球保持器的至少一部分定位于所述壳体的外部。
16.根据权利要求15所述的计算机设备，其特征在于，所述滚环包括从其延伸的突起，并且所述球保持器具有轨道，并且其中，所述轨道接收所述突起以围绕所述球保持器周向地引导所述滚环。
17.一种用于生产计算机输入设备的方法，所述方法包括：
提供具有开口的壳体；
将球支承件相邻于所述开口定位在所述壳体内；
将球定位在所述壳体内的所述球支承件上，使得所述球的一部分延伸通过所述壳体中的所述开口；
将球保持器固定到所述球支承件以防止所述球从所述壳体中移出，所述球保持器具有轨道；以及
将滚环联接到所述球保持器，使得所述滚环的第一端定位于所述壳体中，并且所述滚环的与所述第一端相对的部分在所述壳体的外部。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括通过双注射成型将所述滚环形成为单件。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，通过双注射成型来形成所述滚环包括：
由第一材料形成第一部分，所述第一部分限定定位于所述壳体中的所述第一端，以及
由不同于第一材料的第二材料形成第二部分，所述第二部分在所述壳体的外部，所述第一材料比所述第二材料硬。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述滚环包括至少一个突起，并且其中，将所述滚环联接至所述球保持器包括在所述轨道中接收所述至少一个突起，以将所述滚环可旋转地联接至所述轨道。
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