專利名稱：改善觸感的數(shù)據(jù)輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由用觸桿操作的開關(guān)組成的數(shù)據(jù)輸入裝置。
背景技術(shù)：
本發(fā)明尤其適用于能夠繞平衡位置拉或推的觸桿。該觸桿的這兩種移動(dòng)，拉和推， 每一種都允許輸入數(shù)據(jù)。對(duì)于該觸桿的每個(gè)移動(dòng)方向，該開關(guān)一般都處于該觸桿的一端。操 作人員拉或推觸桿，引發(fā)開關(guān)對(duì)應(yīng)的操作。該觸桿同樣可以用于操作繞該觸桿的平移軸旋 轉(zhuǎn)的編碼器。旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的數(shù)據(jù)可以在裝置的電子部件中進(jìn)行光學(xué)編碼。在這樣的裝置中，力求產(chǎn)生觸感，其主要功能是，保證在通過(guò)力峰值之后保證該開 關(guān)的電觸發(fā)。為了產(chǎn)生良好的觸感，需要輪軸游間行程能夠大，例如，超過(guò)一毫米。人們?cè)?航空工業(yè)中，更具體地說(shuō)，在飛行器的儀表板中找到這種裝置。飛行器的飛行安全可能取決 于用該裝置進(jìn)行的數(shù)據(jù)輸入。這就是為什么大量的設(shè)計(jì)者對(duì)操作該裝置時(shí)飛行員應(yīng)該感到 的觸感回饋提出嚴(yán)格的約束。為此，本申請(qǐng)人力圖借助于與觸桿協(xié)作的圓珠實(shí)現(xiàn)該功能。更準(zhǔn)確地說(shuō)，在該觸桿 上形成凸輪，該凸輪包含斜面，后跟平行于觸桿移動(dòng)軸的平面。該圓珠通過(guò)借助于彈簧支持 在凸輪上而可以在垂直于觸桿的移動(dòng)軸的方向上移動(dòng)。靜止時(shí)，該觸桿處于平衡位置。該 位置用能夠沿著觸桿的移動(dòng)軸被壓縮的回動(dòng)彈簧維持。在該平衡狀態(tài)下，該圓珠在斜面的 底部與凸輪接觸。當(dāng)操作人員使觸桿動(dòng)作時(shí)，該圓珠騎跨在斜面上同時(shí)壓縮它的彈簧，直至 達(dá)到該平行平面。該圓珠施加在凸輪上的力加在觸桿回動(dòng)彈簧所施加的力上。當(dāng)該圓珠 與該平行平面接觸時(shí)，由該圓珠加上的力，換算到該觸桿的移動(dòng)軸上實(shí)際上為零，除摩擦力 外，操作人員要克服的唯一的力是由觸桿的回動(dòng)彈簧產(chǎn)生的力。然而，當(dāng)圓珠與該斜面接觸 時(shí)，它向該觸桿施加軸向分力。該軸向分力，加上該回動(dòng)彈簧所產(chǎn)生的力，形成操作人員使 觸桿動(dòng)作時(shí)要克服的力峰值。這些系統(tǒng)的精度尤其取決于圓珠的直徑和它在該平衡位置上在斜面上的位置，這 使制造公差減少。該力峰值取決于該圓珠的直徑、該圓珠彈簧所施加的力和該斜面的斜率。 在給出施加在該觸桿的力是其位移的函數(shù)的曲線中，該觸桿恢復(fù)曲線的斜率取決于回動(dòng)彈 簧的剛度和該圓珠在該凸輪上的摩擦力。這些系統(tǒng)要求具有相當(dāng)大的圓珠直徑、圓珠壓縮力、搭扣的斜面長(zhǎng)度和高度，以便 具有足夠的機(jī)械行程和力波高，從而產(chǎn)生具有可察覺(jué)觸感的大輪軸游間行程。圓珠的較大 壓縮力要求材料表面堅(jiān)硬，以便承受反復(fù)操作的磨損。另外，大量操作之后凸輪和圓珠的磨損通過(guò)增大峰值時(shí)最大力和隨后的最小力之 間的位移深度而改變了觸感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在通過(guò)提供一種具有觸感的數(shù)據(jù)輸入裝置來(lái)全部或者部分地克服上述 問(wèn)題，該裝置減輕施加在該圓珠上的力，因而減輕裝置的磨損。
為此，本發(fā)明提出一種數(shù)據(jù)輸入裝置，包括*開關(guān)，其允許輸入數(shù)據(jù)；*觸桿，其可相對(duì)于外殼移動(dòng)，該觸桿允許操作開關(guān)；*回動(dòng)彈簧，其使該觸桿能夠回到觸桿不操作時(shí)的平衡位置；和*調(diào)整回動(dòng)彈簧所施加的力的裝置，用以定義在觸桿行程點(diǎn)上的力峰值，超過(guò)該力 峰值時(shí)操作該開關(guān)，其特征在于，調(diào)整力的裝置包括*圓形零件，其能夠在基本上垂直于該觸桿的移動(dòng)方向上移動(dòng)；*凸輪，其與該觸桿連成一體；*彈性裝置，其保持圓形零件壓在凸輪上；凸輪包含斜面、高點(diǎn)和反向斜面，當(dāng)該觸桿從它的平衡位置向操作開關(guān)的位置操 作時(shí)，該圓形零件依次支持在這些斜面和高點(diǎn)上。習(xí)慣上，該斜面定義為相對(duì)于觸桿移動(dòng)方向有角度地偏移的面。角度的取向是這 樣的，使得圓形零件施加在該觸桿的力對(duì)抗該觸桿從它的平衡位置移動(dòng)。該反向斜面同樣 定義為相對(duì)于觸桿移動(dòng)方向有角度地偏移的面。然而，反向斜面的角度取向與該斜面的角 度相反，使得圓形零件施加在該觸桿的力趨向于使該觸桿易于從其平衡位置移動(dòng)。本發(fā)明可以保證在開關(guān)接合之前觸桿的移動(dòng)不會(huì)在物理上被卡住。


閱讀用附圖舉例說(shuō)明、作為示例給出的實(shí)施模式的詳細(xì)描述，能更好地理解本發(fā) 明，并顯現(xiàn)其他優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1簡(jiǎn)明地表示定義施加在觸桿上的力是其行程的函數(shù)的曲線；圖2和3示意地表示在觸桿行程的兩個(gè)位置上施加在觸桿上的力；圖4更詳細(xì)地表示在雙開關(guān)的示例性實(shí)施例中定義施加在觸桿上的力是其行程 的函數(shù)的曲線；圖4a至4f表示與圖4的曲線有關(guān)的幾個(gè)觸桿位置；圖5和圖1 一樣表示是觸桿行程的函數(shù)的施加在觸桿上的力以及回動(dòng)彈簧所施加 的力；圖6表示兩個(gè)回動(dòng)彈簧不對(duì)抗地運(yùn)行的示例性實(shí)施例；圖7和圖1 一樣，表示包括在圖6定義的示例性實(shí)施例中的不同的力的軸向分力。
具體實(shí)施例方式為清晰起見，在不同的圖中，同樣的部件采用同樣的附圖標(biāo)記。以下的描述涉及數(shù)據(jù)輸入裝置，它包含允許輸入數(shù)據(jù)的開關(guān)；可相對(duì)于外殼平移 的觸桿；和回動(dòng)彈簧，回動(dòng)彈簧使觸桿能夠回到該觸桿不操作時(shí)的平衡位置。觸桿的平移 允許操作開關(guān)。顯而易見，本發(fā)明可以用于旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)，其中觸桿的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)用于操作開 關(guān)。換句話說(shuō)，觸桿可相對(duì)于外殼作旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，而觸桿的旋轉(zhuǎn)允許輸入以觸桿的角度位置表 示的數(shù)據(jù)。在后文中將不描述開關(guān)。通過(guò)移動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)操作的所有開關(guān)類型均可采用。觸桿充當(dāng)操作人員和開關(guān)移動(dòng)部分之間的中介。該開關(guān)例如，是平移操作的按鈕。開關(guān)同樣 可以是光學(xué)編碼器，光學(xué)編碼器包含與觸桿連成一體的屏蔽件并能在發(fā)射器和檢測(cè)光電元 件之間移動(dòng)，發(fā)射器和檢測(cè)光電元件聯(lián)結(jié)外殼。利用光學(xué)編碼器的好處是對(duì)觸桿不產(chǎn)生力。 外殼和觸桿之間的僅有力來(lái)自本發(fā)明的不同構(gòu)成部件。觸桿與按鈕的移動(dòng)部分連成一體，而操作人員向觸桿施加力。該力傳輸?shù)皆撘苿?dòng) 部分。本發(fā)明使該移動(dòng)部分能夠發(fā)生凈運(yùn)動(dòng)，并因而能夠改善由開關(guān)操作實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)輸入 的可靠性。該裝置包括調(diào)整回動(dòng)彈簧所施加的力的裝置，以便定義觸桿行程的點(diǎn)的力峰值， 越過(guò)該力峰值即操作該開關(guān)。圖1舉例說(shuō)明該力峰值。更準(zhǔn)確地說(shuō)，圖1表示定義施加在 觸桿上的力F0(在Y軸上)與觸桿位移或者行程D(在X軸上)的關(guān)系的示例曲線10。在坐標(biāo)原點(diǎn)上對(duì)觸桿不施加任何力，而觸桿處于平衡位置。從該位置出發(fā)，觸桿開 始移動(dòng)，該力應(yīng)迅速地增大到最大值11，下稱峰值。觸桿的該第一位移部分標(biāo)記為12。越 過(guò)峰值11之后，隨著觸桿移動(dòng)，該力逐漸下降到最小值13。在峰值11和最小值13之間形 成的移動(dòng)部分稱為位移深度14。峰值和最小值之間的差值稱為該力的波高15。越過(guò)位移 深度14，曲線10進(jìn)入線性部分16并增大，達(dá)到觸桿行程終點(diǎn)，獲得的力值17。可以設(shè)置撞 塊來(lái)停止該觸桿。該觸桿的整個(gè)行程用尺寸18表示。開關(guān)的電觸點(diǎn)應(yīng)該設(shè)置在力的峰值11之后和行程終點(diǎn)之前。操作開關(guān)的行程部 分用尺寸19表示。當(dāng)操作人員操作觸桿時(shí)為了保證開關(guān)確實(shí)進(jìn)行了操作，重要的是，使力 值17小于力的峰值11。下面將討論本發(fā)明如何能夠調(diào)節(jié)力值17。圖2示意地表示處于平衡位置時(shí)施加在觸桿上的力。該裝置包括與觸桿21連成 一體的凸輪20和能夠基本上垂直于該觸桿21移動(dòng)的圓形零件22。觸桿21的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)沿 著軸23平移。圓形零件22靠彈簧24保持頂住凸輪20。凸輪20包括斜面25、高點(diǎn)26和反向斜面27，當(dāng)觸桿21離開其平衡位置向操作開 關(guān)的位置操作時(shí)，圓形零件22依次支持于這些斜面和高點(diǎn)上。圓形零件22可以是剛性的 一顆球狀圓珠或者其軸垂直于圖2平面的圓柱體。圓柱形允許把頂在凸輪20上的圓形零件 22所施加的力較好地分散開，并因而減少凸輪20和圓形零件22的磨損。作為替代方案，可 以把圓形零件和保持該圓形零件壓靠凸輪20的彈性裝置制成單一機(jī)件，例如，彈性環(huán)。該 環(huán)的圓形外部形狀與凸輪20接觸，而環(huán)的彈性允許在觸桿21的整個(gè)位移長(zhǎng)度上維持頂住 凸輪20。該裝置同樣包括回動(dòng)彈簧29，回動(dòng)彈簧29對(duì)抗觸桿21的移動(dòng)并因而可以沿著軸 23被壓縮。在平衡位置上，該觸桿頂住外殼28，回動(dòng)彈簧29被壓縮，以便使觸桿21維持頂 住外殼28且圓形零件22支持在斜面25上。為了使觸桿21脫離外殼28，操作人員對(duì)觸桿21施加指向圖2左側(cè)的力F0。該力 的變化示于圖1。在該狀態(tài)下，觸桿21在其他兩個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài)回動(dòng)彈簧29 所施加的力FR和圓形零件22施加在觸桿21上的軸向分力FC。為了不使描述復(fù)雜化，不考 慮圓形零件22施加在觸桿21上的力的徑向分力。該徑向分力被未示出的軸承吸收，并保 證引導(dǎo)觸桿21沿著軸23平移。該徑向分力同樣可以被由凸輪、圓形零件和彈簧組成的第 二組合件吸收。該第二組合件與由圖2所示的凸輪20、圓形零件22和彈簧24組成的第一 組合件對(duì)稱地裝配在該數(shù)據(jù)輸入裝置中。兩個(gè)組合件的對(duì)稱是相對(duì)于軸23而實(shí)現(xiàn)的。圓形零件22施加在觸桿21上的軸向分力和徑向分力的合力基本上垂直于凸輪20在圓形零 件22和凸輪20之間接觸點(diǎn)的切平面。在該分解中，不考慮在更精細(xì)的建模中可能考慮的 摩擦力。該力FR和FC均指向同一方向圖2的右側(cè)。當(dāng)圓形零件22頂住斜面25時(shí)，觸桿 21處于其位移的第一部分12，而操作人員所施加的力F0迅速增大，因?yàn)橐环矫媪C和FR 朝著同一方向，而另一方面因?yàn)榱C由于使圓形零件22頂住凸輪20的彈簧24的壓縮增 大而增大。在觸桿21向圖2左側(cè)移動(dòng)的第一部分12的終點(diǎn)上，圓形零件22達(dá)到高點(diǎn)26。該 高點(diǎn)構(gòu)成斜面25和反向斜面27之間的連接點(diǎn)。當(dāng)通過(guò)高點(diǎn)26周圍時(shí)，力FC改變方向，而 指向圖2的右側(cè)。圖3表示在觸桿21通過(guò)高點(diǎn)26周圍之后觸桿21的位置。位移深度14 對(duì)應(yīng)于圓形零件在高點(diǎn)26附近的路徑。力FC改變?nèi)∠颢@得力的波高15。凹處可以出現(xiàn)在 曲線10中力的11和最小值13之間。該凹處對(duì)應(yīng)于圓形零件22通過(guò)高點(diǎn)26的水平。當(dāng)圓形零件22頂住反向斜面27時(shí)，該力FC和FR與彈簧24和29各自的壓縮相 關(guān)呈線性變化，這對(duì)應(yīng)于曲線10的線性部分16。線性部分16的斜率可以通過(guò)改變反向斜 面27的傾斜角而適當(dāng)修改，從而保證力值17低于、甚至明顯低于力的峰值11，但仍舊是正 的，以便若操作人員所施加的力F0松開，則允許觸桿21回到它的平衡位置。更一般地說(shuō)，凸輪20的尺寸這樣定義，使得施加在觸桿21上的在觸桿21的整個(gè) 行程部分19(操作開關(guān)的部分中)的力F0都低于力的峰值11。沒(méi)有反向斜面27時(shí)，就是說(shuō)當(dāng)該斜面后跟平行于軸23的平表面時(shí)，位移深度14 基本上等于圓形零件22的半徑乘以斜面25與軸23夾角的正弦。實(shí)施本發(fā)明時(shí)，位移深度 加長(zhǎng)為圓形零件22的半徑乘以反向斜面27與軸23夾角正弦。于是，對(duì)于同樣的位移深度 14，可以減少圓形零件22的半徑，這允許減少裝置的外廓尺寸。另外，反向斜面27的存在，由于力FC方向反轉(zhuǎn)而允許產(chǎn)生更大的力波高15。若沒(méi) 有反向斜面27，則當(dāng)圓形零件22到達(dá)平行于軸23的平表面時(shí)，可以簡(jiǎn)單地取消力FC。于 是，實(shí)施本發(fā)明時(shí)，對(duì)于給定的力波高15，可以減少?gòu)椈?4所施加的力。該力的降低允許減 少凸輪20和圓形零件22的磨損。同樣可以利用硬度不那么高，不那么昂貴的材料。在本 發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，例如，可以用塑料凸輪20代替金屬凸輪20，但仍保持同樣的裝置使 用壽命，例如，按操作次數(shù)測(cè)量的使用壽命。當(dāng)觸桿21處于它的平衡位置時(shí)，圓形零件22最好支持在凸輪20上位于斜面25 和高點(diǎn)26之間連接點(diǎn)30的水平上。于是，在該平衡位置上，力FC指向與F0的方向相反， 或者為了使觸桿21脫離鄰接外殼28操作人員要克服更大的力。接著，從觸桿21的行程起 點(diǎn)起，力FC減小。這允許大大縮短甚至取消觸桿21位移的第一部分12。于是，操作人員 為了感到觸桿21的移動(dòng)，往往必須施加幾乎等于力峰值11的力。這導(dǎo)致觸桿21的凹處 (depression)幾乎與它的移動(dòng)起點(diǎn)重合，并因而改善開關(guān)操作的可靠性。該裝置可以包括第二開關(guān)。調(diào)整力用的裝置允許在觸桿的行程上建立第二力峰 值，越過(guò)此第二力峰值時(shí)操作第二開關(guān)。該方案參照?qǐng)D4至4f進(jìn)行說(shuō)明。該裝置只包括單 個(gè)圓形零件22，它可以沿著凸輪40移動(dòng)，凸輪包含兩個(gè)斜面25a和25b、兩個(gè)高點(diǎn)26a和26b 和兩個(gè)反向斜面27a和27b，當(dāng)觸桿21離開它的平衡位置進(jìn)行操作時(shí)，圓形零件22依次支 持在這些斜面和高點(diǎn)上。凸輪40的區(qū)域25a，26a和27a與已經(jīng)描述的區(qū)域25，26和27相似，而當(dāng)觸桿21向操作第二開關(guān)的位置移動(dòng)時(shí)，區(qū)域25b，26b和27b支持圓形零件22。圖 4f表示只有凸輪40的放大視圖。兩個(gè)斜面25a和25b，兩個(gè)高點(diǎn)26a和26b和兩個(gè)反向斜面27a和27b最好分別對(duì) 于凸輪40的同一點(diǎn)是對(duì)稱的，該點(diǎn)位于兩個(gè)斜面25a和25b之間。該觸桿21的平衡位置 是當(dāng)圓形零件22同時(shí)支持在兩個(gè)斜面25a和25b上時(shí)獲得的。為了使觸桿21維持在它的 平衡位置上，不一定要設(shè)置頂著外殼28的撞塊。圖4表示在Y軸上操作人員施加在觸桿21上的力F0(以牛頓表示)與在X軸上 觸桿21的位移(以毫米表示)的關(guān)系的曲線圖。該曲線只舉例說(shuō)明觸桿21從平衡位置出 發(fā)向單一方向的移動(dòng)。在圖4a所示的觸桿21的位置上，圓形零件22支持在斜面25a上，并略微脫離斜 面25b。在該狀態(tài)下，力F0具有對(duì)應(yīng)于力峰值11的9. 5N數(shù)量級(jí)的值。在圖4b的位置上，圓形零件22支持在凸輪40上位于斜面25a和高點(diǎn)26a之間的 連接點(diǎn)30a的水平上。在觸桿21相應(yīng)的移動(dòng)過(guò)程中，圖4的曲線逐漸下降，在圓形零件22 完全離開斜面25a接著到達(dá)高點(diǎn)26a時(shí)，達(dá)到7. 5N數(shù)量級(jí)的值。凸輪40的該區(qū)域由高點(diǎn) 26a形成，例如，該區(qū)域是基本上平行于觸桿21移動(dòng)軸23的小表面。當(dāng)圓形零件22沿著高 點(diǎn)26a移動(dòng)時(shí)，如圖4c所示，力F0變得增大。若假定沒(méi)有摩擦力，則力F0隨著觸桿21的 移動(dòng)而增大是由于回動(dòng)彈簧29的動(dòng)作，回動(dòng)彈簧29剛度假定是常數(shù)。圓形零件22造成的 力FC為零。在圖4d的位置上，圓形零件22支持在凸輪40上位于高點(diǎn)26a和反向斜面27a之 間連接點(diǎn)41a的水平上。在該狀態(tài)下，力FC的絕對(duì)值從零值(此時(shí)圓形零件22支持在高 點(diǎn)26a上)增大達(dá)到最大值(此時(shí)圓形零件22完全離開該點(diǎn)26a接著走向反向斜面27a)。 那時(shí)力F0具有6. 5N數(shù)量級(jí)的值。越過(guò)該點(diǎn)，圓形零件22順著反向斜面27a走，圖4的曲 線是線性的，而且在曲線10的該部分16增大。在圖4上，觸桿21移動(dòng)的原點(diǎn)是觸桿21的平衡位置，而當(dāng)觸桿21被操作人員推 動(dòng)在X軸負(fù)方向上移動(dòng)時(shí)，當(dāng)圓形零件22順著斜坡的區(qū)域25b，26b和27b走時(shí)，圖4所示 的曲線用于推導(dǎo)出一條對(duì)稱的曲線。在這里從該平衡位置獲得力峰值11，因?yàn)閳A形零件22頂住連接點(diǎn)30a。通過(guò)修改 凸輪40和圓形零件22的形狀，使得在平衡位置上，圓形零件22同時(shí)頂住連接點(diǎn)30a和斜 面25b和高點(diǎn)26b之間的連接點(diǎn)30b，在觸桿21行程的同一點(diǎn)上，就是說(shuō)在該平衡位置上， 獲得力峰值的重合。圖5表示針對(duì)具有兩個(gè)開關(guān)的裝置獲得的曲線圖，這些開關(guān)可以通過(guò)在由單個(gè)回 動(dòng)彈簧(可以壓縮和拉伸)定義的平衡位置周圍平移進(jìn)行操作。同樣可以用兩個(gè)預(yù)加荷或 對(duì)抗性彈簧定義該平衡位置。這兩個(gè)彈簧同時(shí)支持在外殼28和觸桿21上。在該平衡位置 上，每個(gè)彈簧所施加的力絕對(duì)值相等而方向相反。該曲線圖定義曲線10，與圖1和4相同， X軸表示觸桿21的行程，而Y軸表示施加在觸桿21上以使其移動(dòng)的力F0。曲線10對(duì)于該 曲線圖的坐標(biāo)原點(diǎn)是對(duì)稱的。還表示代表恢復(fù)力FR與觸桿21行程的關(guān)系的曲線50。曲線 50是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。該曲線不是用回動(dòng)彈簧就是用兩個(gè)對(duì)抗性彈簧獲得的，其 剛度是恒定的。該實(shí)施模式允許定義兩個(gè)力峰值11，一個(gè)是負(fù)的，而另一個(gè)是正的，與圖4相同，兩個(gè)都位于豎直軸上，但有幾個(gè)缺點(diǎn)。第一和第三象限的最小值13接近曲線圖的水平軸。 裝置的磨損可能損害曲線10的形狀，而且若最小值13通過(guò)水平軸的另一側(cè)，則觸桿21不 再回到它的平衡位置。另外，若在圓形零件22同時(shí)支持在兩個(gè)斜面25a和25b上時(shí)定義平 衡位置，則需要調(diào)整回動(dòng)彈簧的加載，使得在該平衡位置上曲線50剛好通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)。換 句話說(shuō)，在該平衡位置上，這一個(gè)或多個(gè)彈簧不應(yīng)向觸桿21施加任何力。圖6舉例說(shuō)明這些缺點(diǎn)的解決辦法。該裝置包括兩個(gè)回動(dòng)彈簧60和61。這兩個(gè) 回動(dòng)彈簧60和61這樣放置，使得當(dāng)觸桿21離開它的平衡位置時(shí)只有一個(gè)回動(dòng)彈簧60或 者61被壓縮，另一個(gè)回動(dòng)彈簧60或61仍舊處于平衡位置的狀態(tài)。于是，這兩個(gè)彈簧60和 61彼此獨(dú)立運(yùn)行。在該獨(dú)立性的示例性實(shí)施例中，該裝置包括支持件62，支持件62可以相 對(duì)于觸桿21和外殼28移動(dòng)。在該平衡位置上，該支持件62支持在外殼28和觸桿21上。 第一回動(dòng)彈簧60支持在外殼28和支持件62之間，而第二回動(dòng)彈簧61支持在觸桿21和支 持件62之間。這兩個(gè)彈簧60和61在同一方向上向支持件62施加力。該平衡位置不取決于回動(dòng)彈簧60和61的張力。該平衡位置由幾個(gè)剛性的機(jī)械件 的彼此支持定義，就是說(shuō)，支持件62同時(shí)頂住觸桿21和外殼28。在所示示例中，觸桿21的移動(dòng)通過(guò)沿著軸23的平移實(shí)現(xiàn)，以便操作兩個(gè)開關(guān)。支 持件62是具有由觸桿21穿過(guò)的墊圈形狀的旋轉(zhuǎn)件，而且可以在外殼28的軸23的鏜孔63 中沿著觸桿21平移而移動(dòng)。在該平衡位置上，該支持件62支持在鏜孔63的底部64。在這 同一個(gè)位置上，支持件62支持觸桿21的凸肩65。這兩個(gè)彈簧60和61呈螺旋形，繞軸23同心地安裝。鏜孔63部分地由端蓋66封 閉，彈簧60以其第一端60a支持在端蓋66上，必要時(shí)借助于墊圈67。彈簧60的第二端60b 支持支持件62。觸桿21穿過(guò)墊圈67和端蓋66。彈簧61以其第一端61a支持與觸桿21 連成一體的墊圈68，彈簧61的第二端61b支持在支持件62上。墊圈68借助于配備在觸桿 21凹槽70中的鎖圈69變得與觸桿21連成一體。當(dāng)操作人員沿著軸23按壓觸桿21時(shí)，觸桿21的移動(dòng)方向用箭頭P表示，只有彈 簧60受壓縮。觸桿21相對(duì)于外殼28移動(dòng)，致使支持件62相對(duì)于外殼28移動(dòng)，這使彈簧 60受壓縮。支持件62可以具有管狀的延長(zhǎng)部分71，延長(zhǎng)部分71允許限制支持件62在鏜 孔63中的移動(dòng)。延長(zhǎng)部分71會(huì)頂住墊圈67，以限制觸桿21在“推”的P方向上的移動(dòng)，然 而，支持件62仍頂住凸肩65。墊圈62和68都跟著觸桿21移動(dòng)。于是，當(dāng)操作人員推觸桿 21時(shí)，彈簧61不變形。反之，當(dāng)操作人員沿著軸23拉觸桿21時(shí)，觸桿21的移動(dòng)方向用箭頭T表示，只有 彈簧61受壓縮。支持件62保持頂住鏜孔63的底部64。因而，彈簧60不變形。同樣可以 設(shè)置機(jī)械撞塊，該機(jī)械撞塊限制觸桿21在“拉” T方向上的移動(dòng)。該撞塊可以由外殼28的 表面72形成，觸桿21的凸肩73支持于表面72上。然而，墊圈69跟隨觸桿21運(yùn)動(dòng)，并使 彈簧61壓縮頂住支持件62。在圖6上，同樣示出與觸桿21連成一體的凸輪40，圓形零件22和彈簧24兩個(gè)都 可以在端蓋66徑向凹槽75中滑動(dòng)。在彈性環(huán)與凸輪20接觸的方案中，彈簧24消失，只有 彈性環(huán)位于該凹槽75中。在圖6所示示例中，借助于兩個(gè)回動(dòng)彈簧60和61實(shí)現(xiàn)的平衡位 置的準(zhǔn)確定義對(duì)回動(dòng)彈簧60和61力的調(diào)整裝置進(jìn)行補(bǔ)充，該裝置包括凸輪40和圓形零件 22。顯而易見，沒(méi)有回動(dòng)彈簧60和61力的調(diào)整裝置也可以準(zhǔn)確定義該平衡位置。
圖7表示在圖6定義的實(shí)施例中起作用的不同的力的軸向分力。曲線50表示恢 復(fù)力FR與觸桿21行程的關(guān)系，在它出現(xiàn)的每個(gè)象限中都是線性的。線性是由于每個(gè)彈簧 60和61的剛度。在這里，這兩個(gè)彈簧60和61具有同樣的剛度，而曲線50的斜率對(duì)于該兩 個(gè)象限也是相同的。顯而易見，彈簧60和61可以具有不同的剛度，這將導(dǎo)致在曲線50出 現(xiàn)的每個(gè)象限中斜率不同。與圖5的差異在于，圖7包括的曲線50包括在豎直軸的水平上 有突變。對(duì)于正的X軸和Y軸的第一象限，Y軸在原點(diǎn)有正值80。對(duì)于負(fù)的X軸和Y軸的 第三象限，Y軸在原點(diǎn)有負(fù)值81。兩個(gè)Y軸在原點(diǎn)為80和81則代表相應(yīng)回動(dòng)彈簧60或者 61的加載或者預(yù)加應(yīng)力。它指的是當(dāng)該裝置處于它的平衡位置時(shí)，回動(dòng)彈簧60和61所施 加的力。對(duì)于這兩個(gè)恢復(fù)彈簧60和61，該加載可以相等或不等。該加載允許增大每個(gè)象限 的力峰值11和最小值13的值，更一般地說(shuō)，可以使曲線10偏移。在圖7上，同樣表示表現(xiàn)力FC的變化與行程的關(guān)系的曲線82。在第一象限中，曲 線82對(duì)應(yīng)于用圖2和3說(shuō)明的力FC的演變。當(dāng)圓形零件22與連接點(diǎn)30接觸時(shí)，力FC的 值為正。當(dāng)圓形零件22與高點(diǎn)26接觸時(shí)，力FC為零，而當(dāng)圓形零件22與反向斜坡27接 觸時(shí)，力FC的值為負(fù)。為了細(xì)化該裝置的建模，用曲線83表示當(dāng)圓形零件22沿著凸輪40離開平衡位置 移動(dòng)時(shí)，圓形零件22的摩擦力FF的演變。當(dāng)凸輪40離開平衡位置時(shí)，力FF的值與力FR 具有同樣的符號(hào)。當(dāng)凸輪回歸平衡位置時(shí)，力FF值的符號(hào)變號(hào)。為了不使圖7過(guò)分繁瑣， 只表示正摩擦力FF。操作人員應(yīng)該施加在觸桿21上以便使之移動(dòng)的力F0等于力FR、FC和FF之和。 在圖7上，當(dāng)觸桿離開平衡位置時(shí)，曲線10示出為力F0。由于摩擦力FF的符號(hào)為負(fù)，當(dāng)觸 桿21回歸平衡位置時(shí)，在這里未示出的曲線10趨近水平軸?；貏?dòng)彈簧60和61的加載可 以把摩擦力FF考慮在內(nèi)，以便避免最小值13太小，這可能導(dǎo)致觸桿無(wú)法回到平衡位置。
權(quán)利要求
一種數(shù)據(jù)輸入裝置，包括*開關(guān)，所述開關(guān)允許輸入數(shù)據(jù)；*觸桿(21)，所述觸桿(21)可相對(duì)于外殼(28)移動(dòng)，所述觸桿(21)允許操作該開關(guān)；*回動(dòng)彈簧，所述回動(dòng)彈簧允許所述觸桿(21)回到它被不操作時(shí)的平衡位置；*調(diào)整回動(dòng)彈簧所施加的力的裝置，用以確定觸桿(21)行程點(diǎn)上的力峰值(11)，越過(guò)所述力峰值(11)便操作該開關(guān)；其特征在于，所述調(diào)整力的裝置包括*圓形零件(22)，所述圓形零件(22)可在基本上垂直于觸桿(21)移動(dòng)的方向上移動(dòng)；*凸輪(20，40)，所述凸輪(20，40)與觸桿(21)連成一體；*彈性裝置(24)，所述彈性裝置(24)使圓形零件(22)保持壓靠凸輪(20，40)；凸輪(20，40)包括斜坡(25，25a)、高點(diǎn)(26，26a)和反向斜坡(27，27a)，當(dāng)觸桿(21)從它的平衡位置向操作該開關(guān)的位置操作時(shí)，該圓形零件(22)依次支持在這些斜坡和高點(diǎn)上。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述凸輪(20，40)的尺寸這樣確定，使得 施加在觸桿(21)上的所有在觸桿(21)行程的部分(19)的力(F0)都低于力峰值(11)，在 所述部分(19)上所述開關(guān)被操作。
3.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，當(dāng)觸桿(21)在其平衡位置上 時(shí)，該圓形零件(22)支持在凸輪(20,40)上位于在斜坡(25,25a)和高點(diǎn)(26,26a)之間的 連接點(diǎn)(30,30a)的水平上。
4.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括第二開關(guān)；調(diào) 整力的裝置允許在觸桿(21)行程中建立第二力峰值，越過(guò)所述第二力峰值時(shí)第二開關(guān)被 操作；該凸輪(40)包括第二斜坡(25b)、第二高點(diǎn)(26b)和第二反向斜坡(27b)，當(dāng)該觸桿 (21)從它的平衡位置向操作該第二開關(guān)的位置操作時(shí)，圓形零件(22)依次支持在這些斜 坡和高點(diǎn)上。
5.按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，該第一和第二斜坡(25a，25b)、該第一和 第二高點(diǎn)(26a，26b)以及該第一和第二反向斜坡(27a，27b)分別相對(duì)于凸輪(40)的同一 點(diǎn)對(duì)稱。
6.按照權(quán)利要求4或5中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，該力峰值是在觸桿(21) 行程的同一點(diǎn)上獲得的。
7.按照權(quán)利要求4至6中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括第二回動(dòng)彈 簧(61)；這兩個(gè)回動(dòng)彈簧(60，61)這樣安排，使得當(dāng)該觸桿離開它的平衡位置時(shí)，只有一個(gè) 回動(dòng)彈簧(60，61)被壓縮，另一個(gè)回動(dòng)彈簧仍舊處于該平衡位置的狀態(tài)。
8.按照權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括支持件(62)，支持件(62) 可以相對(duì)于觸桿(21)和外殼(28)移動(dòng)；在該平衡位置上該支持件(62)支持在外殼(28) 和觸桿(21)上；第一回動(dòng)彈簧(60)支持在外殼(28)和支持件(62)之間；該第二回動(dòng)彈簧 (61)支持在觸桿(21)和支持件(62)之間；以及這兩個(gè)回動(dòng)彈簧(60，61)在同一方向上向 該支持件(62)施加力(FR)。
9.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，該觸桿(21)相對(duì)于外殼(28) 的平移允許操作該開關(guān)。
10.按照權(quán)利要求9的裝置所述，其特征在于，該觸桿(21)相對(duì)于外殼旋轉(zhuǎn)移動(dòng)；該觸 桿的旋轉(zhuǎn)允許輸入用觸桿(21)的角度位置代表的數(shù)據(jù)。
11.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，該圓形零件和使所述圓形零 件維持壓靠凸輪(20，40)的彈性裝置由位于外殼(28)的凹槽(75)中的彈性環(huán)形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)輸入裝置，它由觸桿(21)所操作的開關(guān)組成?；貏?dòng)彈簧(29)允許觸桿(21)回到平衡位置。按照本發(fā)明，該裝置包括圓形零件(22)，其可沿著基本上垂直于觸桿(21)的移動(dòng)方向移動(dòng)；凸輪(20，40)，其與該觸桿(21)連成一體；彈性裝置(24)，其使圓形零件(22)保持壓靠該凸輪(20，40)；該凸輪(20)包括斜坡(25)、高點(diǎn)(26)和反向斜坡(27)，當(dāng)該觸桿(21)從它的平衡位置向操作該開關(guān)的位置操作時(shí)，該圓形零件(22)依次支持在這些斜坡和高點(diǎn)上。
文檔編號(hào)G06F3/033GK101876857SQ200911000160
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
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