CN1877509A - 摇杆与开关 - Google Patents

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Abstract

一种摇杆，包括：一基座与一设在基座上方的封盖。一杆件，具有一第一端部与一第二端部，第一端部从封盖延伸出。一主动式轭件设在基座上方，并被耦接到杆件的第二端部。主动式轭件具有一第一端部与一第二端部。主动式轭件适于由该杆件来移动。一被动式轭件设在主动式轭件上方，并具有一第三端部与一第四端部。该被动式轭适于由杆件来移动。一第一接触器设到第一端部，一第二接触器设到第三端部。一第一电阻器定位在该第一接触器与该封盖间，一第二电阻器定位在第二接触器与封盖间。电阻器适于产生一个电气信号，以指示该杆件位置。一开关定位在基座中，位于该主动式轭件下方。当该杆件被充分压下时，该开关被致动，以使该主动式轭件接触该开关。

Description

摇杆与开关
技术领域
本发明大致是关于人机接口装置(human interface device(HID))或控制装置，例如，一个摇杆或用于控制一个反应式电气装置(responsive electricaldevice)的定位、移动与操作的指向装置(pointing stick)，就如一个在计算机显示萤目的上的光标。特别地，有一种具有开关的摇杆，其可以导引在萤目上的光标以及选择在萤目上的项目。
背景技术
数种装置已知是：用于控制在计算机显示萤目上的光标移动，以及传输用于辨识在该显示萤目选单上的光标位置的计算机指令的选择的信号。“鼠标”为已知最常见的装置，该鼠标具有一个在其下方水平滚动的圆球，其x轴与y轴的移动分量被感测到，并且透过一条连接线而传输到计算机的一个序列输入埠。传输到计算机的信号由该鼠标圆球的移动量与移动方向所改变，接着使在该显示萤目上的光标有对应的移动。一个或两个“鼠标”或“敲击(click)”按键(其位于鼠标的顶部的前端位置)容许计算机操作者，当按下一个或其它的或前述两者按键(依据随装置的软件而定)时，输入一个选项或其它指令到计算机(典型上指令是由光标在显示的选单上的位置表示)。此一装置是需要一个平坦的、水平的表面。
另一种熟知的电气控制与讯号传送机构是一种“摇杆”。该摇杆典型上是一种长型杆件，其从一个基座向上延伸，而该基座通过一条连接线(cable)而被连接到计算机主机(computer console)。该摇杆通过将直立的杆件往数种方向倾斜的方式来操作，以使光标或其它的显示元件，朝某一方向并且通常在一个对应到方向与压力的速度下移动，而该压力是由计算机使用者施加在该杆件上。
对于摇杆而言，重要的是：设计具有小尺寸与尽可能少的零件，减少制造复杂度与成本。一个摇杆也应该具有将机械移动所想要的范围转译(translate)成适当的电气信号的能力。
对于一种具有开关的改良式摇杆的需求持续存在。
发明内容
本发明的目的是提供一个摇杆与开关。
本发明提出了一个摇杆，该摇杆包括：一个基座与一个装设在该基座的上方的封盖；一个杆件具有一个第一端部与一个第二端部，该第一端部从该封盖延伸出；一个主动式轭件被装设在该基座的上方，并且被耦接到该杆件的第二端部，该主动式轭件具有一个第一端部与一个第二端部，该主动式轭件适用于由该杆件来移动；一个被动式轭件被装设在该主动式轭件的上方，并具有一个第三端部与一个第四端部，该被动式轭件适用于由该杆件来移动。一个第一弧形刮件(wiper)被装设到该第一端部，及一个第二弧形刮件被装设到该第三端部。一个第一电阻器被定位在该第一弧形刮件与该封盖之间，及一个第二电阻器被定位在该第二弧形刮件与该封盖之间。当电压被施加到该等电阻器时，该等电阻器适合产生一个电气信号，而该电气信号是指示该杆件的位置；多个端子被装设到该基座，该等端子的第一部分被电气式地连接到该等电阻器；一个开关被定位在该基座中，位于该主动式轭件的下方。当该杆件被充分地压下时，该开关被致动，以造成该主动式轭件接触该开关并关闭该开关。该开关被电气式地连接到该等端子的第二部分；一个弹簧被装设在该基座与该主动式轭件之间。该弹簧将该主动式轭件、该被动式轭件与该杆件偏压而偏离该基座。
本发明还进一步提出了一种摇杆，其包括：一个基座；一个封盖，该封盖被装设在该基座的上方；一个杆件，其具有一个第一端部与一个第二端部，该第一端部从该封盖延伸出；一个主动式轭件，其被装设在该基座的上方，并且被耦接到该第二端部，该主动式轭件具有一个第一端部与一个第二端部，该主动式轭件适用于由该杆件来移动；一个被动式轭件，其被装设在该主动式轭件的上方，并具有一个第三端部与一个第四端部，该被动式轭件适用于由该杆件来移动；一个接触器，其被装设到该第一端部；一个薄膜，其被定位在该接触器及该封盖之间，该薄膜具有一个电阻轨道与一个导体轨道；一个第一端子，其被装设到该基座，并被电气式地连接到该电阻轨道；一个第二端子，其被装设到该基座，并被电气式地连接到该导体轨道；一个第三端子，其被装设到该封盖，并被电气式地连接到该导体；当电压被施加到该第一端子与该第二端子之间时，该第三端子适用于提供一个指示该杆件的位置的电气信号；以及一个弹簧，其被装设在该基座与该主动式轭件之间，而该弹簧将该主动式轭件、该主动式轭件与该杆件偏压而偏离该基座。
本发明又提出了一种摇杆，其包括：一个基座；一个封盖，该封盖被装设在该基座的上方；一个杆件，其具有一个第一端部与一个第二端部，该第一端部从该封盖延伸出；一个主动式轭件，其被装设在该基座的上方，并且被耦接到第二端部，该主动式轭件具有一个第一端部与一个第二端部，该主动式轭件适用于由该杆件来移动；一个第一臂部，其被装设到该第一端部；一个被动式轭件，其被装设在该主动式轭件的上方，并具有一个第三端部与一个第四端部，该被动式轭件适用于由该杆件来移动；一个第二臂部，其被装设到该第三端部；一个第一转子，其被装设到该第一臂部，该第一转子具有一个第一接触器，该一接触器被装设到该第一臂部；一个第二转子，其被装设到该第二臂部，该第二转子具有一个第二接触器，该二接触器被装设到该第二臂部；一个第一电阻轨道，其被定位在该第一接触器与该封盖之间；以及一个第二电阻轨道，其被定位在该第二接触器与该封盖之间；当电压被施加到所述电阻轨道时，所述电阻轨道适合产生一个指示该杆件的位置的电气信号。
附图说明
图1为本发明的摇杆与开关的立体组合图。
图2为图1的分解立体图。
图3为图1中封盖被除去的俯视图。
图4为图1的横剖面视图。
图5为该封盖与挠性薄膜的立体图。
图6为该封盖与元件的侧视图。
图7为该基座与端子的立体图。
图8为图1的另一个横剖面视图。
图9为轭件与转子的立体图。
图10为摇杆与中央端子的立体图。
图11为已组装完成的摇杆的底部立体图。
附图标记说明：
20摇杆与开关组件  30基座               31顶部         32底部
33杆柱            34杆柱               35穴           36穴
37U形开槽         38穿孔               50封盖         51顶部
52底部            53销件               54凸出部       55壁部
56开槽            57开孔               58半圆形腔穴   59内表面
70杆件            72端部               73端部         74穿孔
76铆钉            100向组件            102被动式轭件  103开槽
104端部           105端部              106臂部        107杆柱
108杆柱(端部)     120主动式轭件        121端部        122端部
123开槽           125杆柱(端部)        126臂部        127杆柱
150挠性薄膜或元件 151侧边              152侧边        154穿孔
156电阻轨道       158导体轨道          180转子        181外周缘表面
182侧边           183侧边              185开槽        186销件
187销件           190金属接触器        191接触器指部  192接触器侧边部分
195电位计         200开关组件(支撑板)  202穿孔        210螺旋弹簧
220开关          222金属圆盖        224致动器        226开关接点
230端子          231端子端部        232电阻器接触端  240开关端子
241端部          242端部(开关端点)  250杠杆组件      270中央端子
272热桩式凸块    274主体            275开槽          276弧形刮件
277端部
具体实施方式
参照图1到图11，有一个摇杆与开关组件20，该摇杆与开关组件20例如是可以被用来控制在计算机显示萤目上的光标的移动(未显示)。该摇杆与开关组件20是由一个基座30、封盖50、杆件70、万向组件100、多个挠性薄膜或组件150与开关组件200所组成。
该封盖50具有一个顶部51与底部52。该封盖50具有多个销件53与凸出部54，而该等凸出部54从该底部52延伸出。该封盖50被装设在该基座30的上方。一个开孔57使该杆件70可穿过该封盖50。该封盖50具有多个壁部55。多个开槽56被形成在该等壁部55中。一对半圆形腔58设置在该封盖50之中。该等半圆形腔穴58具有一个内表面59。该等挠性薄膜150被装设在该等半圆形腔穴58的内表面59之上。
该基座30具有一个顶部31与底部32。多个杆柱33与34从该顶部31向上延伸。一个凹穴36位在该基座30的中央位置。一个U形开槽37位于该杆柱34之中。多个穿孔38穿过该基座30。该基座30与该封盖50可以由射出模制塑胶所形成。当该封盖50与该基座30配合时，该等销件53延伸进入并伸出该等穿孔38外。该等销件53以超声波被焊接，以将该基座30固定到该封盖50。
该杆件70具有多个端部72与73。该端部73具有一个穿孔74。一个铆钉76被装设穿过该穿孔74，并将该杆件70保持在该主动式轭件120上。
该万向组件100包括：一个被动式轭件102，而该被动式轭件102被装设在该主动式轭件120的上方。该被动式轭件102具有一个开槽103与端部104与105。一个臂部106从该端部105延伸出。一个杆柱107从该臂部106延伸出。另一个杆柱108从该端部104延伸出。该主动式轭件120具有多个端部121与122与一个开槽123。一个臂部126从该端部121延伸出。一个杆柱127从该臂部126延伸出。另一个杆柱125从该端部122延伸出。该杆件70延伸穿过该开槽103。
一对转子180适合由该等杆柱107与127所移动。该转子180具有一个外周缘表面181、侧边182、183、一个开槽185与销件186、187。一个金属接触器190被装设到该表面181上。该接触器190具有多个指部191与一个侧边部分192，而该侧边部分192延伸到一部分的转子侧边183之上。该等指部191与侧边部分192是以电气的方式接触。
一对元件或挠性薄膜150被装设在该腔穴58之中。该挠性薄膜150较佳为一种聚酰亚胺薄膜(Kapton film)。该挠性薄膜150具有侧边151、152与多个穿孔154。该等穿孔154被装设于该等销件53的上方。该挠性薄膜150具有装设在该侧边151上的一个电阻轨道156与一个导体轨道158。该等电阻器与导体是公知的聚合物电阻器与导体。接触器指部191沿着该等电阻轨道156与导体轨道158滑动，并与该等电阻轨道156与导体轨道158电气式接触。在组装完成之后，该接触器190、电阻轨道156与导体轨道158形成一个电位计195。
支撑板(holdplate)200具有一个穿孔202。该支撑板200位于该主动式轭件120之下。一个螺旋弹簧210位在一个凹穴35中。该弹簧210将该支撑板200偏压远离该基座30而朝向该轭件120。
开关220具有一个金属圆盖(metal dome)222与一个致动器224。该开关220被装设在该凹穴36中。当该杆件70被充分地压下时，该开关被致动，以造成该主动式轭件120接触该致动器224，并使该圆盖222凹陷而接触该开关接点226，因而完成一个在开关端点242与开关接点226之间的电气回路。
数个端子230被插设式模制入该基座30之中。该等端子230具有一个端部231与一个电阻器接触端232。该电阻器接触端232通过焊接或啮紧(crimping)方式电气式连接到该电阻轨道156或导体轨道158。该端子端部231将被插入到另一个印刷电路板(未显示)，该电路板被电气式地连接到一个例如是计算机或控制器的电气装置或电路。
多个开关端子240也被插设式模制入该基座30之中。该等开关端子240具有一个端部241与一个端部242。该等端部242与该金属圆盖222相接触。
一个杠杆组件250，其包括多个转子180与轭件102与120。该转子180用销件186与187来装设，该等销件186与187被支撑以在该等开槽37中转动。该等杆柱107与127延伸进入该等开槽185中。该等杆柱107与127通过臂部106与126，而偏开该等轭件102与120的转动轴。该等轴的偏位造成一种将被施加到该等转子的杠杆效应或加乘效应(multiplier effect)。该杠杆比例(leverratio)是大约1比1.37。例如，如果该轭件转动10度，该转子与接触器将转动13.7度。此种情况造成在该转子沿着该挠性薄膜150移动的距离增加37％。
该等端部108与125被支撑用于在该开槽56中转动，并坐落在该等杆柱33的顶部。
电位计195使得每一个轭件102与120的转动位置能被感测到。一电压被施加在两个端子230之间，而该等端子230是被连接到该电阻轨道156与该导体轨道158。当该等轭件102与120移动时，接触器指部191在该电阻轨道156与该导体轨道158之上移动，以及在该等端子130之间的电压改变。
该等中央端子270被装设在该基座30与该封盖50之中。该等端子270是由一个电气传导金属所形成。该等端子270通过一个热桩式凸块(heat stakedbump)272，而被保持于该封盖50上。该等端子270具有一个主体274、一个开槽275、一对弧形刮件276与一个端部277。该端部277可以被装设在一个印刷电路板之中。该等弧形刮件276向内成一个角度，使得其等以电气方式接触该接触器侧边部分192，而该接触器侧边部分192形成一个从该接触器190到该端部277的电气路径。该等弧形刮件276由该接触器190提供一个输出接头(output tap)。当该等转子180转动时，该等弧形刮件276磨擦该侧边部分192。
在连接到该电阻轨道156与该导体轨道158的两个端子230之间的最终电位计的输出电压被量测到，或在该端子270上被读取，而且是与该轭件的位置成正比。该端子270是该电位计195的输出讯号。因为该杆件70被附系到该轭件，所以电压也与该杆件70的位置成正比。
该杆件70在图1中显示是以中央定位的位置或中央的位置。换言之，一个杆件70呈垂直的位置使得该主轴在所有垂直该主轴的方向上，被移动一个相等与最大的距离。该弹簧210迫使该支撑板200抵位该等轭件102与120。此种情况迫使该杆件70到达一个垂直中心定位的位置。当该杆件70被移动偏离中心位置时，该支撑板200被向下压。因为该支撑板200由该弹簧210偏压，所以按在该杆件70上的使用者感觉到回馈作用力。同时，一旦使用者放开该杆件70之后，该弹簧210驱使该杆件70回到一个中心位置。
具有此摇杆设计技术的通常知识者将从使用较佳实施例中了解到许多的优点。特别是，由于该挠性薄膜150装设在该封盖50中，所以该摇杆与开关组件20具有一个低高度或外形。杠杆机构250的使用可使该接触器190在该挠性薄膜150之上有一段较长的移动距离，与增强的分辨率以及输出讯号的线性度(linearity)。换言之，较长的接触器移动距离造成一个更精确代表该杆件70位置的电气讯号。
使用被装设在该封盖之上的挠性薄膜150，于按下该杆件70时，可以防止过度的作用力被施加到该接触器190上。此外，该开关220整合在该基座30之内导致一个整体紧凑的封装尺寸。
虽然本发明已经参照过这些实施例的特定参考的教示，但是熟此技术的人士将体认到：可以在形式与细节方面做出许多改变，而不会偏离本发明的精神与范畴。所描述的实施例就各方面而言，是被认为仅仅是做为说明而非限定的用。因此，本发明的范围是由附属的权利要求书而非由上述说明所指明。在该等权利要求书的等效范围与含义之内的所有改变均被含括在其范畴之内。

Claims (17)

1.一种摇杆，其包括：
a)一个基座；
b)一个封盖，该封盖被装设在该基座的上方；
c)一个杆件，其具有一个第一端部与一个第二端部，该第一端部从该封盖延伸出；
d)一个主动式轭件，其被装设在该基座的上方，并且被耦接到该第二端部，该主动式轭件具有一个第一端部与一个第二端部，而该主动式轭件适用于由该杆件来移动；
e)一个被动式轭件，其被装设在该主动式轭件的上方，并具有一个第三端部与一个第四端部，该被动式轭件适用于由该杆件来移动；
f)一个第一接触器，其被装设到该第一端部；
g)一个第二接触器，其被装设到该第三端部；
h)一个第一电阻器，其被定位在该第一接触器与该封盖之间；
i)一个第二电阻器被定位在该第二接触器与该封盖之间；当电压被施加到上述电阻器时，上述电阻器适用于产生一个指示该杆件位置的电气信号；
j)多个端子，其等被装设到该基座，上述端子的第一部分被电气式地连接到所述电阻器；
k)一个开关，其被定位在该基座中，位于该主动式轭件下方，当该杆件被充分地压下时，该开关被致动，以造成该主动式轭件接触该开关并关闭该开关，而该开关被电气式地连接到所述端子的第二部分；以及
l)一个弹簧，其被装设在该基座与该主动式轭件之间，而该弹簧将该主动式轭件、该被动式轭件与该杆件偏压而偏离该基座。
2.如权利要求1所述的摇杆，其特征是，所述电阻器被装设到一个挠性薄膜。
3.如权利要求2所述的摇杆，其特征是，该挠性薄膜被装设在该封盖中的一个腔穴之内。
4.如权利要求2所述的摇杆，其特征是，该封盖具有多个销件，而所述销件固定住该挠性薄膜。
5.如权利要求1所述的摇杆，其特征是，一个第一转子适用于由该第一端部移动，而一个第二转子适用于由该第三端部移动。
6.如权利要求5所述的摇杆，其特征是，该第一转子与该第二转子各具有一对轴杆自其延伸出，而所述轴杆与该基座结合。
7.如权利要求6所述的摇杆，其特征是，当移动时，所述转子与所述轭件结合在一起，作用为一个杠杆，以增加所述接触器移动的距离。
8.如权利要求1所述的摇杆，其特征是，至少一个中央端子被装设到该基座，该中央端子与所述转子的其中一个电气接触。
9.一种摇杆，其包括：
a)一个基座；
b)一个封盖，该封盖被装设在该基座的上方；
c)一个杆件，其具有一个第一端部与一个第二端部，该第一端部从该封盖延伸出；
d)一个主动式轭件，其被装设在该基座的上方，并且被耦接到该第二端部，该主动式轭件具有一个第一端部与一个第二端部，该主动式轭件适用于由该杆件来移动；
e)一个被动式轭件，其被装设在该主动式轭件的上方，并具有一个第三端部与一个第四端部，该被动式轭件适用于由该杆件来移动；
f)一个接触器，其被装设到该第一端部；
g)一个薄膜，其被定位在该接触器及该封盖之间，该薄膜具有一个电阻轨道与一个导体轨道；
h)一个第一端子，其被装设到该基座，并被电气式地连接到该电阻轨道；
i)一个第二端子，其被装设到该基座，并被电气式地连接到该导体轨道；
j)一个第三端子，其被装设到该封盖，并被电气式地连接到该导体；
k)当电压被施加到该第一端子与该第二端子之间时，该第三端子适用于提供一个指示该杆件的位置的电气信号；以及
l)一个弹簧，其被装设在该基座与该主动式轭件之间，而该弹簧将该主动式轭件、该主动式轭件与该杆件偏压而偏离该基座。
10.如权利要求9所述的摇杆，其特征是，该薄膜被装设在该封盖中的一个腔穴之内。
11.如权利要求9所述的摇杆，其特征是，另一个接触器被装设到该第三端部。
12.如权利要求9所述的摇杆，其特征是，一个转子被装设到该第一端部，而该接触器被装设到该转子。
13.如权利要求12所述的摇杆，其特征是，该转子具有一对从该处延伸出的轴杆，所述轴杆与该基座结合。
14.如权利要求13所述的摇杆，其特征是，该转子与所述轭件结合在一起，当被移动时作用为一个杠杆，以增加由该接触器所移动的距离。
15.如权利要求9所述的摇杆，其更包括：一个开关，该开关被定位在该基座中，位于该主动式轭件的下方，当该杆件被充分地压下时，该开关被致动，以造成该主动式轭件接触该开关并关闭该开关，而该开关被电气式地连接到一个第四端子。
16.一种摇杆，其包括：
a)一个基座；
b)一个封盖，该封盖被装设在该基座的上方；
c)一个杆件，其具有一个第一端部与一个第二端部，该第一端部从该封盖延伸出；
d)一个主动式轭件，其被装设在该基座的上方，并且被耦接到第二端部，该主动式轭件具有一个第一端部与一个第二端部，该主动式轭件适用于由该杆件来移动；
e)一个第一臂部，其被装设到该第一端部；
f)一个被动式轭件，其被装设在该主动式轭件的上方，并具有一个第三端部与一个第四端部，该被动式轭件适用于由该杆件来移动；
g)一个第二臂部，其被装设到该第三端部；
h)一个第一转子，其被装设到该第一臂部，该第一转子具有一个第一接触器，该一接触器被装设到该第一臂部；
i)一个第二转子，其被装设到该第二臂部，该第二转子具有一个第二接触器，该二接触器被装设到该第二臂部；
j)一个第一电阻轨道，其被定位在该第一接触器与该封盖之间；以及
k)一个第二电阻轨道，其被定位在该第二接触器与该封盖之间；当电压被施加到所述电阻轨道时，所述电阻轨道适合产生一个指示该杆件的位置的电气信号。
17.如权利要求16所述的摇杆，其更包括：一个开关，其被定位在该基座中，位于该主动式轭件的下方，当该杆件被充分地压下时，该开关被致动，以造成该主动式轭件接触该开关并关闭该开关。
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