专利名称：具有用于垂直的轮子支撑移动的支撑导向件的轮子的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计算机鼠标或跟踪球，尤其涉及这些带有滚子的计算机鼠标或跟踪球。
在一种计算机鼠标中，一个球从鼠标壳体的底部突出，并可在支撑表面上滚动。球体的移动一般通过轴来测定，而这些轴与球体接触并转动具有许多槽的编码轮。发光二极管(LED)位于编码轮的一侧，而探测器位于另一侧，因此当光线透过槽并接着在这些槽之间被阻挡住时，与球在一个方向上的移动相对应的编码轮的转动可通过光线的强度来测定。跟踪球有一个安装在顶部上的球，而壳体是固定的，但是它可类似地以90°的角度操作两个编码轮以测定X和Y方向上的移动。也开发了光学鼠标和跟踪球。
这种鼠标和跟踪球一般还具有按钮，这些按钮可由使用者压下或者单击，从而该按钮压下微动开关。除了鼠标或者跟踪球的位置之外，这些给计算机提供了辅助输入。一些鼠标设计中已经增加了滚子或者轮子，滚子或者轮子可用于起滚动或者推拉图形的作用。该滚子非常象收音机上的转盘而由使用者的手指来操作。
已授权给多点技术公司(Multipoint TechnologyCorporation)的美国专利No.5,298,919中公开了一种滚子设计。该设计中有一个使用者可操作的滚子，该滚子具有从它延伸出来的一个轴和连接到该轴上的一个编码轮。该编码轮与用在鼠标或者跟踪球上的光学编码器相似。微软公司的专利No.5,473,344公开了一种与多点技术公司相似的一种设计，在该设计中从滚子伸出的轴连接到一个独立的光学编码轮上。一种微软公司的产品具有一个支撑滚子和编码轮的轴，同时轴本身安装在叉头上，而这些叉头通过电路板上的开口从鼠标下部壳体向上延伸。
已授权给苹果计算机公司的美国专利No.5,313,230公开了另一种设计。该专利公开了一种带有轴的两个手指的滚子，该轴驱动连接到独立编码器的皮带轮上的皮带。已授权给鼠标系统公司(Mouse Systems)的美国专利No.5,530,455公开了一种相似的皮带轮系统。
已授权给鼠标系统公司(Mouse Systems)的美国专利No.5,446,481还公开了另外一种设计。在这种设计中，滚子具有连接到滚子外边的齿轮传动装置上的轴，该轴驱动带有该齿轮传动装置的光学编码轮。
滚子除了可转动之外，许多设计中使滚子本身来驱动开关。在微软公司的专利No.5,473,344中，这与滚子有关系，该滚子除了绕着它的轴线滚动外，还在手指压力作用下向内枢轴转动。当向内枢轴转动时，它将压下微动开关从而把驱动信号送到计算机。鼠标系统公司(Mouse Systems)的专利No.5,530,455公开了一种设计，在该设计中，滚子的整个壳体被压下并靠在支撑弹簧上，并在压下时驱动下部的微动开关。
已授权给苹果计算机公司的美国专利No.5,095,303公开了一种带有三个拔盘的图形控制器，而至少其中的一个所示拔盘带有编码环和探测器，在一个图中的拔盘两侧示出了探测器。但是，不象上面所述的一些设计，这些拔盘位于固定轴线上并且不能被压下来驱动微动开关进而提供另一个输入信号。
Primax Electronics的专利No.5,808,568公开了一种滚轮本身上具有槽的滚子设计。这个专利还公开了一种轮子支撑，该支撑与轮子一起枢轴转动从而压下开关。该申请的专利权人的一个相关申请的题目是“带有棘轮的光学机械滚子”，该申请与于1997年10月14日提出申请，申请号为No.08/949,681。这个申请公开了一种带有整体槽的滚子，这些槽相对于对准的光发射体和探测器可上下移动。
本实用新型提供了一种设计简单的滚轮结构。支柱制约并允许滚轮和滚子支撑移动。
在一个优选实施例中，支柱与下部壳体成一个整体形成，从而减少了零件数量并使结构更加紧凑。在轮子的一侧，这些支柱从下部壳体延伸出来支撑提升弹簧的端部。提升弹簧的中部绕在轴上，而该轴连接到滚轮的支撑上。当使用者压下滚轮时，提升弹簧使得滚子支撑压下直到微动开关被驱动为止。在滚轮的第二侧上，滚子支撑包括一个机构，当使用者压下滚轮时该机构在连接到下部壳体上的支柱内上下滑动。这里，该支柱用作垂直移动的滚子支撑的导向部件。这侧包括一个偏压在滚轮内侧的开口上的棘轮弹簧。该棘轮弹簧偏压在轮子的内部圆周上的波浪形表面上，从而在使用者旋转该轮子时提供一种棘轮作用。
为了更好地理解本实用新型的特性和优点，本说明书结合附图作出了如下描述。
图1A和1B是体现本实用新型的鼠标下部壳体的分解图和安装图。
图2是图1的滚子机构的俯视图。
图3是图2的滚轮的侧剖视图。
图4是图2的提升弹簧的示意图。
图5是图2的棘轮弹簧的示意图。
图6是图2的棘轮弹簧的滚子支撑片的立体图。
图7是图示了包括发射体和探测器在内的不同零件放置在图1A和1B的计算机鼠标壳体上。
图1A是体现本实用新型的一个实施例的鼠标底壳体的分解图。图1B表示装配起来后的图1A的组件。图1A具有下部鼠标壳体12，该壳体12包括一个用来限制鼠标球的球保持架14。一对导柱16和一对支柱18从下部壳体伸出。这些柱子穿过点划线所示的电路板20上的孔。以发光二极管(LED)22作为发射体安装在电路板上。光电探测器芯片24也安装在电路板上，但光电探测器芯片24安装在电路板的孔的相对侧上。在该电路板上还包括一个微动开关26。
一个棘轮支撑28具有滑进导柱16的边缘，这些用虚线来表示。棘轮弹簧30安装在棘轮支撑28上，使棘轮弹簧的一端32固定在支撑28的一端34上，因此它可接触到滚轮36的内侧边缘。滚轮36由一个轮子组成，该轮子环绕一个塑性制品的内部部件安装，该内部部件在一侧有一轴38，并在轴38的相对侧内部有一个开口侧，同时锯齿形凸出部环绕内部圆周。该锯齿形凸出部与棘轮弹簧32接合，因此当轮子借助于穿过锯齿形边缘的弹簧作用而旋转时可感觉到棘轮力。滚轮由一个滚子支撑来支撑，该滚子支撑包括一侧上的棘轮支撑28和另一侧上的轴38。
提升弹簧40具有用于与轴38接合的一个中心卷绕部分和安装在支柱18上的延伸端。
图2是滚子机构的俯视图。滚轮36位于中心并如图3中的剖面图所示。如图3所示，轴38在一侧向外延伸，同时在另一侧有圆形开口42。轴44从圆形开口中心延伸出来从而与滚子支撑28相接合。在内侧圆周上可看到许多锯齿形边缘46。它们与图5详细地所示的棘轮弹簧30的圆环形端32相接合。该圆环与滚轮鼓状部的内侧上的齿46相啮合从而提供棘轮力。
图4更加详细地示出了提升弹簧40。它具一个中心卷绕部分，该部分如图2所示地环绕着轴38。两个端部在这些导柱的顶部上的狭槽内抵靠在导柱18的顶部上。该弹簧把它的驱动力加到微动开关的驱动力从而增大了驱动微动开关26所需要的力。该轮子上的钩爪的通常摩擦力需要压力(1N)直到五倍于旋转该轮子所需切向力(0.22N＝22g)。一般开关的驱动力是0.75N＝75g，而提升弹簧增加了驱动力从而使得轮子开关的最后驱动力约为1.5N(＝150g)。图4中的弹簧40最好有7.5圈并卷绕成具有比轴38的直径大的直径。这就使得轴38和滚轮36可以自由地旋转而不为该弹簧所阻止。由棘轮弹簧30施加以产生棘轮效果的一般最大力是0.22N＝22g。
使用时，当使用者转动滚轮36时，棘轮弹簧穿过齿46上下移动，同时给使用者棘轮的感觉。当滚轮旋转时，LED22发出的光交替地被阻挡，然后当光通过这些槽时由探测器24来测定。由于LED和探测器处于轮子的水平中心，即使在滚轮由使用者压下来驱动微动开关时，槽与LED和探测器保持对准。这就避免了噪声，而该噪声在滚轮压下时可引起光标的不必要的移动。
当使用者压下滚轮时，该轮子在一侧推压提升弹簧40。在另一侧，棘轮支撑28由导柱16导向而向下滑动直到微动开关26开启。
图7显示了电路板20的布置。图中示出了微动开关26以及辅助微动开关50和52的位置，辅助微动开关50和52可以由邻近滚子的鼠标上部壳体上的按钮来启动。图7还示出了安装在滚轮相对侧上的LED22和光电探测器24。
开口54允许导柱和支柱通过从而安装滚子和滚子支撑。还示出了编码轮的发射体/探测器对56和58，该编码轮被用来表示用于鼠标本身移动的球体的X和Y方向。
LED22和光发射体24安装在电路板上，并在滚轮和支撑压下时保持不动，而该电路板安装到下部壳体上。这样，它们与滚轮的中心轴向对准，结果是，借助于发射体和探测器相对于随着垂直运动而变化的槽的位置，特定的槽在垂直方向上可上下运动而不会产生噪声。
在美国专利No.5,670,690中更加详细地公开了作为下部鼠标壳体一部分的球保持架14的结构。在美国专利No.5,680,157中提出了一种光发射体22的最佳技术，该光发射体使用了带有光栅的轮子上的狭槽，这里引入公开的美国专利No.5,680,157以作参考。
在图7中还示出了处理器芯片60。此外，示出了鼠标球的编码轮62。这些编码轮连接到轴(未示出)上，而这些轴以公知的方式偏压在鼠标球(未示出)上。LED64和探测器66通过编码轮62提供光信号。在图7中还示出了几个安装在电路板上的电阻和电容但是没有作标注。正如所见，滚轮机构的小轨迹及部件在电路板上的独特布置的优点之一是电路板可完全固定在球保持架的一侧上，正如图1A和1B中所见。
如本领域普通技术人员所知，在不脱离它的本质特征的情况下，本实用新型可以其它具体形式体现。例如，导柱可安装在电路板上而不是作为下部壳体的一部分。另一方面，滚轮可具有安装在导柱上的单一轴，而在这些柱子上的槽可压下并且它下方的卷簧提供启动力。可以其它的方式来提供棘轮作用。例如，圆柱形轴导向件向着中心轴延伸到轮子，而弹簧安装在轴导向件上并偏压在锯齿形鼓状部上。
此外，除光学之外的其它编码机构可用于滚轮。如，可采用磁性编码器，这种编码器带有用于编码轮的霍耳(Hall)传感器和磁性塑料。开关可以是任何类型，如光学或磁性开关。可采用圆顶形橡皮或任何其它类开关来代替微动开关。因此，上面的描述是用于解释，但不限制后面的权利要求书中提出的本实用新型的范围。
权利要求1.一种计算机的指点器，包括一个下部壳体；一个连接到所述下部壳体上的上部壳体，所述上部壳体具有一个槽；一个部分地穿过所述上部壳体上的所述槽的滚轮；一个用于可旋转地支撑所述滚轮的滚子支撑；一个与所述下部壳体和上部壳体之一连接的支撑导向件，用于约束所述滚子支撑从而允许所述滚子支撑和滚轮一起随着使用者手指在所述滚轮上的驱动而垂直移动；一个成形用于测定所述滚轮旋转的传感器；及一个安装成由所述滚子支撑和所述滚轮的所述垂直移动所启动的开关。
2.如权利要求1所述的指点器，其特征在于，所述支撑导向件整体地作为所述下部壳体的一部分而形成。
3.如权利要求1所述的指点器，其特征在于，它还包括一个连接到所述下部壳体上的弹簧支撑；及一个安装在所述弹簧支撑和所述滚子支撑之间的提升弹簧。
4.如权利要求3所述的指点器，其特征在于，所述滚子支撑包括一个位于所述滚子支撑的第一侧上的第一轴，用于与所述弹簧接合。
5.如权利要求4所述的指点器，其特征在于，所述滚子支撑还包括一个鼓状部，该鼓状部具有从第一侧延伸出来的所述第一轴、一个开口的第二侧及一个环绕所述鼓状部内圆周的波浪形内表面；一个向着所述开口的第二侧从所述第一侧伸延到所述鼓状部内部的第二轴；一个具有用于与所述第二轴接合的第一侧的棘轮支撑，所述棘轮支撑与所述支撑导向件接合；及一个棘轮弹簧，它具有一个连接到所述棘轮支撑上的第一侧和一个偏压在所述鼓状部的所述波浪形内表面上的第二侧。
6.如权利要求1所述的指点器，其特征在于，它还包括在所述滚轮上的若干槽；及其中所述传感器包括发射体和探测器，该发射体和探测器安装在所述滚轮的相对侧上并处于所述滚轮的水平中点。
7.如权利要求1所述的指点器，其特征在于，所述支撑导向件包括至少两个导柱。
8.如权利要求1所述的指点器，其特征在于，所述指点器是鼠标或跟踪球。
9.一种计算机的指点器，包括一个下部壳体；一个连接到所述下部壳体上的上部壳体，所述上部壳体具有一个槽；一个部分地穿过所述上部壳体上的所述槽的滚轮；一个支撑所述滚轮的鼓状部，所述鼓状部具有一个从第一侧延伸出来的第一轴、一个开口的第二侧及一个环绕所述鼓状部内圆周的波浪形内表面；一个向着所述开口的第二侧从所述第一侧伸延到所述鼓状部内部的第二轴；一个具有用于与所述第二轴接合的第一侧的棘轮支撑；一个棘轮弹簧，它具有一个连接到所述棘轮支撑上的第一侧和一个偏压在所述鼓状部的所述波浪形内表面上的第二侧；一个成形用于测定所述滚轮旋转的传感器。
专利摘要一种滚轮结构，支撑导向件连接到下部壳体以约束和允许滚轮和滚子支撑移动。支撑导向件与下部壳体形成一体,减少零件数量并使设计紧凑。支撑导向件在轮子一侧绕一轴支撑一弹簧。压下滚轮时,弹簧使滚子支撑压下直到微动开关启动。在滚轮第二侧,滚子支撑由一个在压下滚轮时能在支撑导向件内上下滑动的机构组成。这侧包括一偏压在滚轮开口内侧的弹簧。该弹簧偏压在轮子内圆周的波浪形表面上,从而在旋转轮子时提供棘轮效果。
文档编号G06F3/033GK2399774SQ9921123
公开日2000年10月4日 申请日期1999年5月25日 优先权日1999年3月11日
发明者安托万·A·梅尔米诺德, 马里克·A·比迪维勒, 宋子亮 申请人:罗技电子股份有限公司