TWI279822B - Joystick and switch - Google Patents

Description

1279822 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致係關於人機介面裝置（huinan interfaa device (HID))或控制裝置，例如，一個搖桿或用於控制 個反應式電氣裝置（reSp〇nsive electrical )的定

位私動與輛作的指向裝置（p〇inting stick )，就如一個 在=腦顯示螢目之上的游標。特別地，有—種具有開關的 搖才干，其可以導引在螢目上的游標以及選擇在螢目上的項

l兀刖枝術J 數種裝置已知是：用於控制在電腦顯示螢目 以及傳輸用於辨識在該顯示登目選單 的電腦指令之選擇的信號：位置 置，誃、、典合目士 氏為已知取常見的裝 y軸的移在其下方水平滾動的圓球，其X軸與 移動分量被感測到，並且透過—條連 宅月自的一個序列輸入埠。 丨斧铷引 的移動量鱼移動“傳輪到電腦的信號由該滑鼠圓球 標有對應的 接者使在该顯示螢目上之游 按鍵（其位二1 ‘‘滑鼠，，或“敲擊（咖)，， 當按下-個或：乳的頂部的前端位置）容許電腦操作者， 而定）時上它的或前述兩者按鍵（依據隨裝置的軟體 是由游標在顯示的選單上的電物型上指令 要-個平垣的、水平的表面。置表不在）。此-裝置是需 1279822 • 另一種熟知的電氣控制與訊號傳送機構是一種“搖 杯。該搖桿典型上是一種長型桿件，其從一個基座向上 之伸，而该基座藉由一條連接線（cable)而被連接到電腦 主機（computer console)。該搖桿藉由將直立的桿件往數 種方向傾斜的方式來操作，以使游標或其它的顯示元件， 朝某一方向並且通常在一個對應到方向與壓力的速度下移 動而δ亥壓力是由電腦使用者施加在該桿件上。 鲁I #於搖桿而言，重要的是··設計具有小尺寸與盡可能 少的零件，減少製造複雜度與成本。一個搖桿也應該呈有 將機械移動所想要的範圍轉譯（translate)成適當的電氣 4號之能力。 對於一種具有開關的改良式搖桿之需求持續存在。 赞明内容 本土月的個特徵是：提供一個搖桿與開關。 一们t發明進—步的特徵是提供-個搖桿，而該搖桿包括： 一個基座與一尤 有-個第_山立、°又〜座之上方的封蓋。一個桿件具 出。 為與一個第二端部，該第-端從該封蓋延伸 。一個主㈣軛件被裝設在 到該桿件的第二端部。該主動方纟且被搞接 個被=::。該主動式輛件適用於由該桿件來移動。-二式輛件被裝設在該主動式輛件之上方，並具有一個 罘一翊與一個第四端部。 來移動。—個裳一 ^ 被動式軛件適用於由該桿件 丄》到件（wiper)被裝設到該第一端部， 1279822 及一個第二弧形刮株妯 、叹到忒第二端部。一個第一電阻 裔被定位在該第一弧形刮件盥 电1 η ΌΟ -、以封盍之間，及一個第二電 阻盗被定位在該第二弧 加到該等電阻器時，該等電盖之間。…被施 電ρ裔適曰產生一個電氣信號，

=電氣信號係指示該桿件的位置。複數個端子被裝設到 〜座。该等端子的第一部分被電氣式地連接到該等電阻 益。-個開關被定位在該基座中，位於該主動式辆件之下 方。當該桿件被充分地壓下時’該開關被致動，以造成該 主動式輛件接觸該開關並關閉該開關。該開關被電氣式地 連接到該等端子的第二部分。一個彈菁被裝設在該基座盘 該主動式軛件之間。該彈簧將該主動式輛件、該被動式輛 件與該桿件偏壓而偏離該基座。 【實施方式】 參照圖1到圖11，有一個搖桿與開關組件2〇，該搖桿 •與開關組件20例如是可以被用來控制在電腦顯示螢目上 、字‘之移動（未顯示）。该搖桿與開關組件20是由一 Τ基座30、封蓋50、桿件70、萬向組件1〇〇、數個繞性 薄膜或元件150與開關組件200所組成。 該封蓋50具有一個頂部51與底部52。該封蓋具 有數個銷件53與凸出部54,而該等凸出部54從該底部U 延伸出。該封蓋50被裝設在該基座30之上方。一個開孔 57使該桿件7〇可穿過該封蓋5〇。該封蓋5〇具有數個壁 部55 °數個開槽56被形成在該等壁部55中。一對半圓形 9 1279822 %/月^日修漫)正替換頁| &八5 8設置在該封蓋5 0之中。該等半圓形腔穴5 8具有 一個内表面59。該等撓性薄膜150被裝設在該等半圓形腔 穴58的内表面59之上。

該基座30具有一個頂部31與底部32。數個桿柱33 與34從該頂部31向上延伸。一個凹穴36位在該基座3〇 的中央位置。一個U形開槽37位於該桿柱34之中。數個 牙孔38穿過該基座30。該基座30與該封蓋5〇可以由射 ^模製塑膠所形成。當該封蓋5〇與該基座3〇配合時，該 等銷件53延伸進入並伸出該等穿孔38外。該等銷件53 以超音波被焊接，以將該基座3〇固定到該封蓋5〇。 該桿件70具有數個端部72與73。該端部73具有一 個穿孔74。一個鉚釘76被裝設穿過該穿孔74，並將該桿 件7 〇保持於該主動式桃件12 〇上。 七、干瓜rr丄，而該被 動式輛件⑽被裝設在該主動式輛件120的上方。

式輛件102具有一個開槽1〇3與端部1〇4肖1〇5。— 部1〇6從該端部105延伸出。一個桿柱1〇7從該臂部1〇6 延伸出。另一個桿柱1 08從哕她 從Μ鳊邛104延伸出。該主 軛件120具有數個端部121 ^ 越 興122與一個開槽123 〇 一钿 臂部126從該端部 121延柚ψ . 1固 延伸出。一個桿柱127 120延伸出。另一個桿柱 攸4 #部 ^ _ 25攸該端部122延伸出。嗲 件70延伸穿過該開槽ι〇3。 一對轉子180適合由該等桿柱 轉子180具有一個外周緣表面ΐ8ι 107與 、側邊 12 7所移動。該 182 、 183 、— 10 1279822 個開槽185與銷件186、187。一個金屬接觸器190被裝設 到该表面1 8 1上。該接觸器丨9〇具有數個指部1 9丨與一個 側邊部分192，而該側邊部分192延伸到一部分的轉子側 邊1 83之上。該等指部丨9丨與側邊部分丨92是以電氣的方 式接觸。 一對元件或撓性薄膜15〇被裝設在該腔穴58之中。該 撓性薄膜150較佳為一種聚醯亞胺薄膜（Kapt〇n fUm)。 。亥撓性薄膜1 5 0具有侧邊1 5 1、1 5 2與數個穿孔15 4。該等 牙孔15 4被裝设於該等銷件5 3的上方。該撓性薄膜i 5 〇 具有裝設在該侧邊151上的一個電阻軌道156與一個導體 執道158。該等電阻器與導體是習知的聚合物電阻器與導 體。接觸器指部191沿著該等電阻軌道156與導體軌道158 滑動，並與該等電阻軌道156與導體軌道158電氣式接觸。 在組裝完成之後，該接觸器190、電阻執道1 56與導體執 道15 8形成一個電位計19 5。 支撐板（holdplate ) 200具有一個穿孔202。該支撐板 200位於該主動式轆件12〇之下。一個螺旋彈簧21〇位在 一個凹穴35中。該彈簧210將該支撐板2〇〇偏壓遠離該 基座30而朝向該輛件120。 開關220具有一個金屬圓蓋（metai d〇ine) 222與一 個致動裔224。該開關220被裝設在該凹穴36中。當該桿 件70被充分地壓下時，該開關被致動，以造成該主動式 軛件120接觸該致動器224,並使該圓蓋222凹陷而接觸 該開關接點226，因而完成一個在開關端點242與開關接 π 1279822 點226之間的電氣回路。 數過端子230***設式模製人該基座％之中。該等端 子230具有-個端部231與—個電阻器接觸端如。該電 阻器接觸# 232藉由焊接或舊緊（cHmping)方式電氣式 連接到該電阻軌道156或導體_⑸。該端子料^ 將被***到另一個印刷電路板（未顯示），該電路板被電 氣式地連接到一個例如是電腦或控制器之電氣裝置或電 路。 /

數個開關端子240也***設式模製入該基座％之中。 該等開關端子240具有一個端部241與一個端部242。該 寺玄而部2 4 2與s亥金屬圓蓋2 2 2相接觸。 一個槓桿組件250，其包括數個轉子18〇與軛件ι〇2 與120。該轉子180用銷件186與187來裝設，該等銷件 186與187被支撐以在該等開槽37中轉動。該等桿柱ι〇7 與127延伸進入該等開槽185中。該等桿柱1〇7與127藉 由臂部106與126,而偏開該等軛件1〇2與12〇的轉動軸。 該等軸之偏位造成一種將被施加到該等轉子的槓桿效應或 加乘效應（multiplier effect)。該槓桿比例（leverrati〇) 是大約1比1 ·37。例如，如果該軛件轉動丨〇度。該轉子 與接觸裔將轉動1 3 · 7度。此種情況造成在該轉子沿著該撓 性薄膜150移動的距離增加37%。 該等端部108與125被支撐用於在該開槽％中轉動， 並座落在該等桿柱33的頂部。 電位計1 95使得每一個軛件1 〇2與1 20的轉動位置能 12 1279822 被感測到。一電壓被施加在兩個端子230之間，而該等端 子230係被連接到該電阻執道156與該導體軌道158。當 該等輛件H)…20移動時，接觸器指告"91在該電阻軌 道156與該導體執道158之上移動，以及在該等端子13〇 之間的電壓改變。 該等中央端子270被裝設在該基座3〇與該封蓋5〇之 中。該等端子270 個電氣傳導金屬所形成。該等端 ❿ 子270藉由一個熱樁式凸塊（heat staked bump) 272,而 被保持於該封蓋50上。該等端子27〇具有一個主體274、 一個開槽275、一對弧形刮件276與一個端部277。該端 部277可以被裝設在一個印刷電路板之中。該等弧形到件 276向Θ成一個角冑，使得其等以電氣方式接觸該接觸器 側邊部分192,而該接觸器側邊部分192形成—個從該接 觸器190到該端部277的電氣路徑。該等弧形刮件μ由 該接觸器190提供一個輸出接頭（〇utput up)。當該等轉 子⑽轉動時’該等弧形刮件2 7 6磨擦該側邊部分：2。 在連接到該電阻軌道156與該導體執道158的兩個端 子230之間的最終電位計之輸出電廢被量測到，或在該端 子270上被讀取，而且是與該辆件的位置成正比。該端: 270是該電位計195的輸出訊號。因為該桿件7()被附繫到 該軛件，所以電壓也與該桿件7〇的位置成正比。 、 該桿件70在圖i中顯示是以中央定位之位置或中央的 位置。換言之’ -個桿# 7〇呈垂直的位置使得該主軸在 所有垂直該主軸的方向上，被移動一個相等與最大的距 13 1279822 離。該彈簧210迫使該支撐板2〇〇抵住該等輛件1〇2與12〇。 此種情況迫使該桿件70到達一個垂直中心定位的位置。 當該柃件70被移動偏離中心位置時，該支撐板2〇〇被向 下壓。因為該支撐板200由該彈簧21〇偏壓，所以按在該 桿件70上的使用者感覺到回饋作用力。同時，一旦使用 者放開该桿件70之後，該彈簧2丨〇驅使該桿件7〇回到一 個中心位置。 具有此搖桿設計技術的通常知識者將從使用較佳實施 例中瞭解到s午多的優點。特別是，由於該撓性薄膜i 裝 設在該封蓋50中，所以該搖桿與開關組件2〇具有一個低 向度或外形。槓桿機構250的使用可使該接觸器丨9〇在該 撓性薄膜150之上有一段較長的移動距離，與增強的解析 度以及輸出訊號的線性度（Hnearity )。換言之，較長的 接觸器移動距離造成一個更精確代表該桿件7〇位置的電 氣訊號。 使用被裝設在該封蓋之上的撓性薄膜丨5〇，於按下該 桿件70 _，可以防止過度的作用力被施觸^ 上。此外，該開關22〇整合在該基座3〇之内導致一個 19整0 體緊湊的封裝尺寸。 雖然本發明已經參照過這些實施例之特定參考的教 示，但是熟此技術之人士將體認到：可以在形式與細節方 面做出許多改變，而不會偏離本發明的精神與範疇。所描 述的實施例就各方面而言’係被認為僅僅是做為說明而= 限定之用。因Λ ’本發明的範圍是由附屬的申請專利範圍 14 1279822 而非由上述說明所指明。在該等申請專利範圍 與含義之内的所有改變均被含括在其範疇之内 等效範圍 【圖式簡單說明】本發明上述與其它的特性藉由附圖與說明 清楚瞭解，其中： 而可以被

圖1為本發明的搖桿與開關之立體組合圖 圖2為圖1的分解立體圖。 圖3為圖1中封蓋被除去的俯視圖。 圖4為圖1的橫剖面視圖。 圖5為該封蓋與撓撓性薄膜之立體圖。 圖6為該封蓋與元件的側視圖。 圖7為s亥基座與端子之立體圖。 圖8為圖1的另-個橫剖面視圖。 圖9為軛件與轉子的立體圖。 圖1〇為搖桿與中央端子的立體圖。 圖11為已紅裝完成之搖桿的底部立體圖【主要元件符號說明】 20 ^ , 搖桿與開關組件3〇 基座 31 32 33 頂部底部桿柱 15 1279822

34 桿柱 35 凹穴 36 凹穴 37 U形開槽 38 穿孔 50 封蓋 51 頂部 52 底部 53 銷件 54 凸出部 55 壁部 56 開槽 57 開孔 58 半圓形腔穴 59 内表面 70 桿件 72 端部 73 端部 74 穿孔 76 鉚釘 100 萬向組件 102 被動式輊件 103 開槽 104 端部 16 1279822

105 端部 106 臂部 107 桿柱 108 桿柱（端部） 120 主動式輛件 121 端部 122 端部 123 開槽 125 桿柱（端部） 126 臂部 127 桿柱 150 撓性薄膜或元件 151 側邊 152 側邊 154 穿孔 156 電阻執道 158 導體執道 180 轉子 181 外周緣表面 182 側邊 183 側邊 185 開槽 186 銷件 187 銷件 17 1279822

190 金屬接觸器 191 接觸器指部 192 接觸器側邊部分 195 電位計 200 開關組件（支撐板） 202 穿孔 210 螺旋彈簧 220 開關 222 金屬圓蓋 224 致動器 226 開關接點 230 端子 231 端子端部 232 電阻器接觸端 240 開關端子 241 端部 242 端部（開關端點） 250 槓桿組件 270 中央端子 272 熱樁式凸塊 274 主體 275 開槽 276 弧形刮件 277 端部 18

Claims (1)

1279822 十、申請專利範園： 1·一種搖桿，其包括： a)—個基座； b) 一個封蓋，而該封蓋被裝設在該基座之上方； c) 一個才旱株，廿 „ 其具有一個第一端部與一個第二端部， 該第一端部從該封蓋延伸出； 、d)一個主動式軛件，其被裝設在該基座之上方，並且

被耦，到該第一端#，該主動式軛件具有一個第一端部與 個第一编部，而該主動式輛件適用於由該桿件來移動； 、e)個被動式軛件，其被裝設在該主動式軛件之上方， 並〃、有個第二端部與一個第四端部，該被動式軛件適用 於由該桿件來移動； f) 一個第一接觸器，其被裝設到該第一端部； g) 一個第二接觸器，其被裝設到該第三端部； )個第電阻裔’其被定位在該第一接觸器該封蓋 之間； 0 —個第二電阻器被定位在該第二接觸器與該封蓋之 間’當電壓被施加到該等電阻器時，該等電阻器適用於產 生一個指示該桿件位置之電氣信號； j) 複數個端子，其等被裝設到該基座，該等端子的第 #分被電氣式地連接到該等電阻器； k) 一個開關，其被定位在該基座中，位於該主動式軛 件下方’當該桿件被充分地壓下時，該開關被致動，以造 成该主動式輛件接觸該開關並關閉該開關，而該開關被電 19 1279822 氣式地連接到該等端子的第二部分.以及 卜個彈箐，其《設在該以與該主 而該彈簣將該主動式輛件 動式輛件之間’ 偏離該基座。 動式輛件與該桿件偏壓而 .…專利範圍第！項所述 … 阻器被裝設到-個撓性薄膜。 δ亥等電 3.如申請專利範圍第2項所述之 > 薄膜被裝設在該封#中 八中，该撓性 了意中的一個腔穴之内。 4·如申請專利範圍第2 具有複數個銷件，而#搖#其中，該封蓋 5如… 相件固定住該撓性薄膜。 5.女申味專利範圍第！項所述之 -轉子適用於由該第一端部移 干？、中’ -個第 由該第三端部移動。 固第二轉子適用於 6.如申請專利範圍第5 轉子與該第二轉子各具有一 才干與該基座結合。 頁所述之搖桿，其中，該第一 對轴#自其延伸出，而該等轴 7·如申請專利範圍帛6項所述 一 W，該等轉子與該等輛件結合在 f虽移動 以增加該等接觸器移動的距離。6，作用為—個槓桿， 8.如申請專利範圍第！ 個中央端子被裝設到該基座，之料，其+，至少逼 中一個電氣接觸。 央鳊子與該等轉子的其 9· 一種搖桿，其包括·· a)—個基座； 20 1279822 )個封蓋’该封蓋被裝設在該基座之上方； /)個桿件，其具有一個第-端部與-個第二端部， 5亥弟一端部從該封蓋延伸出； d)—個主動式軛件，其被裝設在該基座之上方， ，妾到㈣二端部，該主動式輛件具有一個第一端部與 固第一知部’該主動式軛件適用於由該桿件來移動. 、，e) 一個被動式輛件’其被裝設在該主動式輛件之上方， Π有：個第三端部與一個第四端部，該被動式軛件適用 於由5亥桿件來移動； 0一個接觸器，其被裝設到該第一端部； t個薄膜’其被定位在該接觸器及該封蓋之間，該 溥胰具有一個電阻執道與一個導體執道； h) —個第一端子，其被裝設到該基座 連接到該電阻執道； 1) 一個第二端子，其被裝設到該基座 連接到該導體執道； j) 一個第二端子，其被裝設到該封蓋 連接到該導體； k) 當電壓被施加到該第一端子與該第 並被電氣式地 並被電氣式地 並被電氣式地 端子之間時， 該第三端 號；以及 1)-個彈簧，其被裝設在該基 ^ ^ ^ ^ ^ ^ Λ- ^ X王動式軛件之間， 而…將该主動式輛件、該主動式 偏離該基座。 ^干件偏壓而 適 提供一個指示該桿件的位置之電氣信 21 1279822 其中，該薄膜 ίο·如申請專利範圍第9項所述之搖桿 被裝設在該封蓋中的一個腔穴之内。 其中，另一個 11·如申請專利範圍第9項所述之搖桿 接觸器被裝設到該第三端部。 其中，一個轉 12_如申請專利範圍第9項所述之插桿穴丨 子被裝設到該第一端部，而該接觸器被震設到該轉子 13·如申請專利範圍帛12項所述之搖桿，其中，該轉 子具有-對從該處延伸出的軸桿，該等軸桿與該基座結 合0 14·如申請專利範圍帛13項所述之搖桿 子與該等軛件牡人力一土 丄 丁口茨轉 、。口在一起，當被移動時作用為一個槓 以增加由該接觸器所移動的距離。 15·如申睛專利範圍第9項所述之搖桿，其更包括·一 個開關二該開關被定位在該基座中，位於該主動式耗件之 了方’田邊桿件被充分地壓下時，該開關被致動，以造成 /主動式1¾件接觸該開關並關閉該㈣，而 式地連接到-㈣四端+。 電乳 I6·一種搖桿，其包括： a) —個基座； b) 個封盘’該封蓋被裝設在該基座之上方； c) 個梓件，其具有一個第一端部與一個第— 該第-端部從該封蓋延伸出； …， 、）個主動式軛件，其被裝設在該基座之上方， 被|馬接到第二端 。 而邛，该主動式軛件具有一個第一端部與一 22