專利名稱：懸壁式滾球鼠標(biāo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電腦鼠標(biāo)或軌跡球，特別是帶有滾球的鼠標(biāo)或軌跡球。
背景技術(shù)：
在一種電腦鼠標(biāo)中，從鼠標(biāo)外殼的底部突起一個(gè)滾球，在支撐表面上滾動(dòng)。滾球的運(yùn)動(dòng)通常由軸來檢測(cè)，軸與滾球接觸，并且轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)帶有若干槽的編碼輪(encoder wheel)。軌跡球的外殼固定，滾球位于頂端，但同樣由兩個(gè)成90度角的編碼輪操縱，分別檢測(cè)X和Y軸方向的運(yùn)動(dòng)。人們還開發(fā)出了光學(xué)鼠標(biāo)和軌跡球。
鼠標(biāo)和軌跡球通常帶有按鍵，使用者按壓或點(diǎn)擊后，按鍵便按下了一個(gè)開關(guān)(微型開關(guān)、扁平形開關(guān)、光學(xué)開關(guān)，等等)。這些開關(guān)向電腦輸入除了鼠標(biāo)或軌跡球位置以外的信號(hào)。有些鼠標(biāo)增添了滾球或滾輪，可用于滾屏或縮放等功能。滾輪由使用者的手指操縱，類似收音機(jī)上的調(diào)諧鈕。
授予Multipoint科技公司的美國第5,298,919號(hào)專利提出了一種滾球設(shè)計(jì)。滾球由使用者操縱，一根軸從中延伸出來，一個(gè)編碼輪與軸相連。編碼輪類似鼠標(biāo)或軌跡球的光學(xué)編碼器。微軟(Microsoft)公司的第5,473,344號(hào)專利提出了一種與Multipoint專利相似的設(shè)計(jì)，其中從滾球延伸出的軸與單獨(dú)的光學(xué)編碼輪相連。在一種微軟產(chǎn)品中，一根軸支撐滾球和編碼輪，軸本身通過電路板上的開口裝配在從鼠標(biāo)的外殼底部延伸出的叉架上。
授予蘋果電腦(Apple Computer)公司的美國第5,313,230號(hào)專利提出了另一種設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)帶有兩個(gè)手指滾球，一根帶子將滑輪連接到一個(gè)單獨(dú)的解碼器上，由一根軸驅(qū)動(dòng)。授予Mouse Systems公司的美國第5,530,455號(hào)專利提出了一種類似的滑輪系統(tǒng)。
授予Mouse Systems公司的美國第5,446,481號(hào)專利提出了另一種設(shè)計(jì)。在該設(shè)計(jì)中，滾球的軸與滾球外側(cè)的齒輪相連，用齒輪驅(qū)動(dòng)一個(gè)光學(xué)解碼輪。
除了可轉(zhuǎn)動(dòng)的滾球之外，許多設(shè)計(jì)還允許滾球本身啟動(dòng)開關(guān)。在微軟公司的第25,473,344號(hào)專利中，這一目的通過一個(gè)除了能繞著自身的軸滾動(dòng)之外，還能在手指的壓力下向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的滾球來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾球按下一個(gè)微型開關(guān)，向電腦發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)。在Mouse Systems公司的美國第5,530,455號(hào)專利案提出的設(shè)計(jì)中，滾球的整個(gè)外殼按壓在支撐彈簧上，并在受壓迫時(shí)啟動(dòng)下面的微型開關(guān)。這些設(shè)計(jì)通常采用提升彈簧來向上偏壓滾球，使其恢復(fù)到初始位置。
授予蘋果電腦公司的美國第5,095,303號(hào)專利案提出一種帶有三個(gè)滾輪按鍵(dial)的圖形控制器，至少一個(gè)滾輪按鍵帶有編碼環(huán)和探測(cè)器，探測(cè)器位于同一圖形中的滾輪按鍵的任意一側(cè)。然而，與以上討論的一些設(shè)計(jì)的不同之處在于，滾輪按鍵固定在軸上，不能按下啟動(dòng)微型開關(guān)和提供另外的輸入信號(hào)。
Primax Electronics公司的第5,808,568號(hào)專利案提出一種滾輪自身帶有槽的滾球設(shè)計(jì)。該專利支持滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，以按下開關(guān)。
1999年9月29日提交的待決的美國第09/408089號(hào)專利申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N滾球與外殼蓋連接的滾球設(shè)計(jì)。然而，與以上討論的一些設(shè)計(jì)的不同之處在于，滾球固定在相應(yīng)的按鍵上，因此當(dāng)滾球按下時(shí)，按鍵按下并啟動(dòng)開關(guān)。在該設(shè)計(jì)中，一個(gè)金屬絲彈簧的一端連接按鍵內(nèi)側(cè)，另一端連接滾球內(nèi)側(cè)的波狀表面。這一設(shè)計(jì)在當(dāng)使用者旋轉(zhuǎn)滾球時(shí)可產(chǎn)生棘輪感(ratchet feel)，而滾球由按鍵下部支架上的一對(duì)簡單的栓釘支撐。栓釘嵌入滾球中央的圓柱孔，使?jié)L球圍繞其旋轉(zhuǎn)。
在待決的美國第09/408089號(hào)專利申請(qǐng)?zhí)岢龅牧硪环N設(shè)計(jì)中，按鍵與外殼由一片塑料制成。該設(shè)計(jì)提供了一個(gè)可簡單鑄造的簡單的U形環(huán)。環(huán)的鉸鏈效果提供了按壓按鍵的能力，按鍵按壓的量和角度由環(huán)的較細(xì)的部分控制。環(huán)的長度應(yīng)足夠?yàn)榘磯禾峁┻m當(dāng)?shù)臉袟U(hinge arm)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用于輸入裝置的滾球。滾球通過鼠標(biāo)頂部殼上的槽延伸，并與懸臂的一端相連。懸臂與頂部殼的內(nèi)側(cè)表面相連，因此當(dāng)按壓滾球時(shí)，懸臂可自由彎曲。懸臂還具有彈力，可將滾球向上偏壓，不需要象典型的現(xiàn)有技術(shù)裝置中的復(fù)位彈簧。因此，當(dāng)向滾球施加壓力時(shí)，滾球通過槽獨(dú)立于頂部殼上的按鍵進(jìn)行按壓，并且當(dāng)壓力釋放后，滾球被懸臂的彈力向上偏壓。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)金屬外殼裝配在頂部殼上，作為按鍵使用。當(dāng)按壓金屬外殼時(shí)，其按下一個(gè)延伸穿過頂部殼的傳動(dòng)筒，導(dǎo)致懸臂按下裝配在懸臂下的電路板上的一個(gè)微型開關(guān)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，滾球裝配在具有一個(gè)靠近頂部殼后部的單一附著點(diǎn)的的懸臂上。一根軸模制成懸臂的一部分，使?jié)L球圍繞軸旋轉(zhuǎn)。
為了使本發(fā)明的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)更易于理解，以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的外殼、頂部內(nèi)殼、懸臂和滾球的下側(cè)的透視圖。
圖2為圖1所示的實(shí)施例中具有與頂部殼相連的懸臂的頂部殼的橫截面圖。
圖3為頂箱(top case)內(nèi)側(cè)表面示意圖，其具有導(dǎo)引邊緣用于調(diào)整滾球，并具有延伸穿過頂部殼上的槽的滾球。
圖4為具有滾球和棘輪彈簧的懸臂的實(shí)施例的透視圖。
圖5為移去了滾球和棘輪彈簧后的懸臂以及軸的分解圖。
圖6為圖1所示的實(shí)施例的懸臂的前部放大圖。
圖7為具有電路板的底箱(bottom case)的透視圖。
圖8為頂部內(nèi)殼的外側(cè)視圖。
圖9為頂部內(nèi)殼和發(fā)揮按鍵功能的金屬外殼的分解圖。
圖10為頂部內(nèi)殼和具有用于將外殼與頂部內(nèi)殼連接的單一固定點(diǎn)的金屬外殼的分解圖。
圖11為移去滾球的金屬頂部殼的外側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的外殼100和頂部內(nèi)殼101的下側(cè)的透視圖，一個(gè)內(nèi)鍵板(keyplate)12安裝在頂部內(nèi)殼上。外殼100最好由金屬制成，除了作為外殼之外還發(fā)揮兩個(gè)按鍵的功能。頂部內(nèi)殼101具有靠近頂部殼后部的兩個(gè)栓釘105和105′。栓釘鎖扣裝入鍵板，通過內(nèi)鍵板12上的兩個(gè)插口15將鍵板與內(nèi)殼相連。栓釘松動(dòng)地設(shè)置在鍵板上，以避免金屬在掉落實(shí)驗(yàn)中突出。松動(dòng)的設(shè)置好處在于有助于通過掉落實(shí)驗(yàn)，并且不需要精確的公差。內(nèi)鍵板12由三個(gè)懸臂14、16和18組成。當(dāng)使用者的手指按下外殼100相應(yīng)的按鍵部分時(shí)，側(cè)臂16和18的端部作為側(cè)按鍵166和188(左和右點(diǎn)擊鍵)使用。懸臂14、16和18由整片塑料件組成，并連接鍵板12和頂部殼100的后部。
中間懸臂14支撐位于臂14一端的滾球20，滾球靠近板12和頂部殼的前部。中間臂14具有突起部分144，用于當(dāng)滾球受壓時(shí)啟動(dòng)下面的微型開關(guān)。臂14具有將滾球向上偏壓的彈力，因而無需復(fù)位彈簧，與之形成對(duì)照的是，典型的現(xiàn)有技術(shù)鼠標(biāo)對(duì)于裝配在外殼底部的滾球必須具有復(fù)雜的支持結(jié)構(gòu)，需要提升彈簧來將滾球向上偏壓。
圖2為頂部殼的橫截面圖，進(jìn)一步說明懸臂14如何與頂部內(nèi)殼101相連。頂部外殼100裝配在頂部內(nèi)殼101上，鍵板12通過栓釘105和105′與頂部內(nèi)殼101相連。
圖3顯示頂部殼內(nèi)的槽110。如圖2所示的頂部殼的橫截面圖已經(jīng)清楚地顯示，懸臂靠近頂部殼后部與頂部殼相連。滾球20與臂14的一端相連，并繞著軸28(圖中沒有顯示)旋轉(zhuǎn)。滾球延伸穿過圖3所示的槽110。在先前待決的第09/408089號(hào)專利申請(qǐng)中，滾球與頂部殼上的按鍵相連，并與頂部殼上的中間按鍵一同按下。與之形成對(duì)照的是，在本發(fā)明中，滾球裝配在具有靠近頂部殼后部的單一附著點(diǎn)的懸臂上，因此當(dāng)滾球受壓時(shí)，懸臂可自由彎曲。因此，當(dāng)對(duì)滾球施加壓力時(shí)，滾球獨(dú)立于頂部殼上的按鍵通過槽110按壓。
圖3還顯示了頂箱的內(nèi)側(cè)表面，說明滾球調(diào)整通過導(dǎo)引邊緣112、114和116實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)引邊緣防止?jié)L球和臂14側(cè)向移動(dòng)，同時(shí)使其保持旋轉(zhuǎn)。請(qǐng)重新參看圖1，棘輪彈簧30除了給使用者帶來棘輪感之外，還起到穩(wěn)定滾球的作用。
圖4顯示圖1中不與頂部殼連接的內(nèi)鍵板12。鍵板12帶有懸臂14、16和18，滾球20附著在中間懸臂14上。棘輪彈簧30纏繞在從懸臂延伸出的元件38上。靠近滾球20的臂14的部分146以向下的角度延伸，以便(1)符合頂部殼100的形狀，和(2)改善懸臂的彈簧效果。該部分既加強(qiáng)懸臂以改善彈力，同時(shí)還控制棘輪彈簧?；蛘?，可通過增加加強(qiáng)邊緣調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)的復(fù)位彈力來加強(qiáng)塑料懸臂。鍵板12也帶有兩個(gè)插口15和15′。圖1中的內(nèi)殼栓釘105和105′鎖扣裝入鍵板的插口15和15′，將鍵板與頂部內(nèi)殼相連。
圖5(a)-5(c)為分解圖，說明帶有滾球軸28和正方形元件38的懸臂14的前部作為棘輪彈簧30的柱使用。圖5(a)還顯示帶有傳動(dòng)筒17和17′的臂16和18的前部。圖5(b)顯示分解的滾球20。圖5(c)顯示分解的棘輪彈簧30。滾球20帶有中心轂22，中心轂22具有位于滾球相對(duì)一側(cè)的圓柱形中空中心，用于接合軸28。圖5(b)所示的滾球20的平坦一側(cè)顯示中心轂22由一系列類似輪輻的元件62與滾球的外側(cè)相連，元件62之間為槽64。當(dāng)使用者旋轉(zhuǎn)滾球時(shí)，槽可選擇允許讓光線通過，再被輪輻62阻擋。帶有槽的凹進(jìn)的內(nèi)部組成波狀內(nèi)表面，允許彈簧30的一端60接合波狀內(nèi)表面，從而給使用者帶來棘輪感，使使用者通過不連續(xù)增加到最大旋轉(zhuǎn)來控制滾球旋轉(zhuǎn)。
圖6顯示懸臂14和棘輪彈簧30的前部的放大視圖。棘輪彈簧30圍繞從懸臂的前部延伸出來的方形柱38。彈簧30由中間臂14的上表面上的支撐凹槽34錨定。彈簧30的另一端60接觸滾球20的內(nèi)側(cè)波狀表面。波狀表面的組成請(qǐng)參照羅技(Logitech)公司于1997年10月14日先前提交的標(biāo)題為《帶有棘輪的光學(xué)機(jī)械滾球》(“Optical-Mechanical Roller with Ratchet”)的序號(hào)為第08/949,681號(hào)專利申請(qǐng)。
圖7為以剖視圖形式顯示的裝配在鼠標(biāo)下部殼40上的印刷電路板(PCB)44的布局。印制電路板上裝配了發(fā)光體，如發(fā)光二極管(LED)48。LED48位于滾球的一側(cè)，在滾球另一側(cè)與LED48相對(duì)的位置是光探測(cè)器50。當(dāng)滾球旋轉(zhuǎn)時(shí)，槽64可選擇阻擋或允許光線從發(fā)光體通往探測(cè)器50。滾球中的槽請(qǐng)參看圖5。
圖7還顯示微型開關(guān)52和54，位于圖1所示的懸臂16和18的一端的兩個(gè)側(cè)按鍵166和188的下面。此外，還設(shè)置第三開關(guān)56以便由懸臂14上的突起部分144啟動(dòng)，當(dāng)滾球受壓時(shí)突起部分144作為第三按鍵使用，如圖1所示。微型開關(guān)52、54和56以及光學(xué)模塊47裝配在電路板44上。
圖8顯示頂部內(nèi)殼101的外觀。滾球20延伸通過頂部內(nèi)殼的槽110。內(nèi)懸臂上為每個(gè)鍵而設(shè)的接頭片(傳動(dòng)筒)17、17′也延伸通過頂部內(nèi)殼101的槽。當(dāng)裝配在頂部內(nèi)殼上的金屬外殼受壓時(shí)，其壓下傳動(dòng)筒17和17′，并導(dǎo)致懸臂按壓裝配在臂下面的電路板上的微型開關(guān)。
圖9為頂部內(nèi)殼101和金屬外殼100的分解圖。圖9還顯示頂部內(nèi)殼101上的槽107和107′，如圖8所示，傳動(dòng)筒17和17′延伸通過槽107和107′。當(dāng)金屬外殼100受壓時(shí)，其壓下延伸通過頂部內(nèi)殼101的槽107和107′的傳動(dòng)筒，并導(dǎo)致懸臂按壓裝配在臂下面的電路板上的微型開關(guān)。
圖10為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其具有金屬外殼100，發(fā)揮裝配在頂部內(nèi)殼101上的按鍵的功能。按鍵僅在一個(gè)固定點(diǎn)上與內(nèi)殼101相連。此外，金屬外殼的背面圍繞并壓入配合(press-fit)鼠標(biāo)的背面。這提供了一個(gè)樞軸點(diǎn)，用于將金屬外殼作為一個(gè)按鍵來按壓。按鍵不但可以在樞軸點(diǎn)前部受壓，并且金屬可以在樞軸點(diǎn)后部彎曲，在掉落實(shí)驗(yàn)中起到分散撞擊力的作用。
圖11為移去了滾球后的金屬頂部殼100的外視圖。圖8所示的傳動(dòng)筒隱藏在頂部外殼100內(nèi)。
所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)特征的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以通過其他特定形式實(shí)施。例如。鍵板可以帶有兩個(gè)臂而不是三個(gè)。臂可以通過多點(diǎn)與外殼相連，而不只是一點(diǎn)。發(fā)揮按鍵功能的外殼蓋可以是由塑料制成。外殼蓋也可以帶有三個(gè)按鍵而不是兩個(gè)。因此，以上的描述只是為了舉例說明，而不是限制本發(fā)明，本發(fā)明的范圍由以下的權(quán)利要求所規(guī)定。
權(quán)利要求
1.一種輸入裝置，其包括帶有槽的頂部殼；延伸通過所述槽的滾球；支撐滾球的臂，其中臂附著在滾球后面的所述殼的內(nèi)表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入裝置，其特征在于，臂是附著在滾球后面的頂部殼內(nèi)側(cè)的懸臂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸入裝置，其特征在于，懸臂在滾球附近以向下的角度延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸入裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一個(gè)裝配在所述頂部殼上的外殼，并發(fā)揮至少一個(gè)按鍵的功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸入裝置，其特征在于，外殼為金屬外殼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入裝置，其特征在于，臂為塑料臂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入裝置，其特征在于，臂與另外兩個(gè)臂整體組合，形成按鍵裝置的一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入裝置，其特征在于，臂包括位于微型開關(guān)之上以按壓微型開關(guān)的部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入裝置，其特征在于，臂提供彈力，以便通過槽向上偏壓滾球。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入裝置，其特征在于，所述輸入裝置為一個(gè)鼠標(biāo)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括附著在所述臂上用于支撐所述滾球的滾球軸，所述滾球軸的橫截面僅為部分圓形。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括連接所述滾球的棘輪裝置，用于阻礙滾球的運(yùn)動(dòng)，給使用者帶來棘輪感。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述棘輪裝置包括所述滾球內(nèi)側(cè)上的波狀表面；和一個(gè)彈簧，其第一端纏繞一個(gè)從臂延伸出的元件，第二端偏壓于所述波狀表面。
14.一種鼠標(biāo)，包括帶有槽的頂部殼；延伸通過所述槽的滾球；支撐滾球并且附著于滾球后面的頂部殼的內(nèi)側(cè)表面的懸臂，其中懸臂提供彈力，以便通過槽向上偏壓滾球，因而無需復(fù)位彈簧。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輸入裝置，其特征在于，懸臂為塑料懸臂。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輸入裝置，其特征在于，懸臂在靠近所述輸入裝置后部與所述滾球相對(duì)的位置與輸入裝置連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輸入裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一個(gè)裝配在所述頂部殼上的外殼，并發(fā)揮至少一個(gè)按鍵的功能。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輸入裝置，其特征在于，外殼為金屬外殼。
19.一種鼠標(biāo)，其包括帶有槽的頂部殼；延伸通過所述槽的滾球；支撐滾球并且附著于滾球后面的頂部殼的內(nèi)側(cè)表面的塑料懸臂，其中懸臂提供彈力，以便通過槽向上偏壓滾球，因此無需復(fù)位彈簧，并且所述頂部殼支撐裝配在所述頂部殼上的外殼，所述外殼發(fā)揮至少一個(gè)按鍵的功能。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括裝配在所述殼內(nèi)所述滾球下的電路板；裝配在所述滾球的第一側(cè)上的所述電路板上的發(fā)光體；裝配在所述滾球的第二側(cè)上的所述電路板上的光探測(cè)器；以及所述滾球帶有多條槽，用于允許來自所述發(fā)光體的光線通向所述光探測(cè)器。
全文摘要
一種用于輸入裝置的滾球延伸通過頂部殼上的一條槽，并由懸臂支撐。滾球與臂的一端相連，并繞著裝配在懸臂上的軸旋轉(zhuǎn)。懸臂連接在頂部殼后部附近，因此當(dāng)滾球受壓時(shí)可自由彎曲。因此，當(dāng)向滾球施加壓力時(shí)，滾球通過頂部殼上的槽獨(dú)立于外殼蓋上的按鍵進(jìn)行按壓。懸臂提供彈力，以便向上偏壓滾球，因而無需復(fù)位彈簧(提升彈簧)。
文檔編號(hào)G06F3/033GK1425976SQ0214683
公開日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2002年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月15日
發(fā)明者丹尼斯·奧基夫, 洪英杰, 尼爾·奧康奈爾 申請(qǐng)人:羅技?xì)W洲公司