專利名稱：一種可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及便攜電子設備領域，更具體涉及提高電子設備的人機交互性和便攜性的操作 控制結(jié)構(gòu)裝置。
背景技術：
諸多電子設備如無線電話、掌上電腦、掌上游戲機等均有方向操作的按鍵，以實現(xiàn)其各 種應用下的不同操作。現(xiàn)今電子設備向功能多樣化和體積小的趨勢發(fā)展，諸如游戲操作的更 多功能對電子設備的人機交互提出了更進一步的要求，同時要保證便攜電子設備易于攜帶的 特點。
許多普通電子設備的方向操縱通過一個在設備表面的方向按鍵和其下的薄膜觸點開關來 實現(xiàn)。另外一些電子設備通過多方向的搖桿開關和其頂部的帽形操作桿來實現(xiàn)方向操作。為 了便于攜帶，此類設備的按鍵或者開關操作桿一般在電子設備的大輪廓以內(nèi)，或者僅高出輪 廓較小的高度。此種設計使得操作在一些情況下并不非常便利使用，比如在游戲中連續(xù)快速 輸入方向。 一些非便攜式電子設備如游戲桿的方向操作桿高出電子設備的大輪廓，便于方向 操作，但是不便于攜帶，不適用于便攜電子設備。于是需要一種裝置使得方向操作更方便， 并且適應電子設備便于攜帶和機身進一步小巧趨勢。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有技術中便攜電子設備方向操作 不十分便利的缺點，同時保留便攜電子設備易于攜帶的優(yōu)點。本系統(tǒng)通過電子設備的按鍵操 作或軟件觸發(fā)使操作部分在使用時伸出，相對便攜電子設備整體輪廓的高度增大，更易于便 攜電子設備的操作。在伸出狀態(tài)下觸發(fā)，使得操作部分回到原位，攜帶方便，同時在收縮狀 態(tài)下也可做正常的操作。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)?？缮炜s的開關操作控制系統(tǒng)由 操作桿、運動部和固定部組成。系統(tǒng)所控制的開關固定于與固定部的結(jié)構(gòu)特征中，操作者通 過操作桿帶動整個操作控制系統(tǒng)，實現(xiàn)開關或搖桿的操作控制。通過系統(tǒng)內(nèi)部的機構(gòu)運動， 操作桿相對于開關操作控制系統(tǒng)伸展和縮回，從而改變操作桿相對于電子設備整體的高度， 實現(xiàn)操作桿在伸展和縮回兩個不同位置的操作。
操作桿和運動部間結(jié)構(gòu)特征將操作桿和運動部間的相對運動分解，所分解運動方向其中 之一是沿操作桿伸展或縮回的方向。
運動部由運動發(fā)生組件、運動傳遞組件和運動控制組件構(gòu)成，運動發(fā)生組件帶動運動傳 遞組件。操作桿和轉(zhuǎn)動傳導組件配合將其間相對運動分解為沿操作桿伸縮方向的運動和其它 方向的運動的結(jié)構(gòu)形式配合。操作桿由固定部限制操作桿除在伸縮開合方向之外其它方向的 平動和轉(zhuǎn)動自由度。因為固定部限制了操作桿除伸縮方向的自由度，于是運動部產(chǎn)生的動作 就變成操作桿的伸縮動作，實現(xiàn)操作桿的伸展或縮回。
操作者通過運動控制組件觸發(fā)并控制運動發(fā)生組件的運動時長、速度和方向，經(jīng)運動傳 遞組件與操作桿的結(jié)構(gòu)裝置分解，在固定部的結(jié)構(gòu)裝置限制下，使操作桿伸展停留到適當位置。在操作桿仲展開后，整個伸縮操作系統(tǒng)會相對于電子設備主體高出一個部分，操作者可 以更容易地操作。
同樣在操作桿伸展之后，操作者能夠通過運動控制組件使得運動部向相反方向運動，帶 動運動傳遞組件給操作桿反方向的力矩，在固定部的結(jié)構(gòu)裝置限制下，將操作桿收回。即使 操作者沒有觸發(fā)收回操作桿的控制信號，運動控制組件的時鐘電路能夠在可控制的時間后自 動發(fā)出收回信號，將操作桿收回至正常位置，不會因忘記收回操作桿而影響攜帶。
在操作桿完成伸展動作之后，轉(zhuǎn)動傳導組件的相應結(jié)構(gòu)裝置使操作桿相對于固定部沒有 伸縮方向的自由度，能夠防止操作桿在正常使用的情況下被壓回到收縮位置，保證在伸展狀 態(tài)下的正常工作。同樣操作桿在收縮位置時，轉(zhuǎn)動傳導組件的相應結(jié)構(gòu)裝置使操作桿相對于 固定部沒有伸縮方向的自由度，能夠防止操作桿在受其它外力的情況下脫離收縮位置。
可仲縮的操作控制系統(tǒng)有限制操作桿由于運動部過多動作或者其它外力拉出所造成的操 作桿脫離整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)可以處于操作桿和固定部之間，或者是處于操作桿和運動
部之間。
運動傳遞組件聯(lián)接在轉(zhuǎn)動發(fā)生組件上，轉(zhuǎn)動發(fā)生組件固定于固定部中，經(jīng)過固定部聯(lián)接 到轉(zhuǎn)動控制組件。運動發(fā)生組件可以由電能驅(qū)動，或者是機械能驅(qū)動，但不限于此兩種方式。 對于^能驅(qū)動，轉(zhuǎn)動控制組件可以通過硬件電路或者軟件控制來控制電動機做往復運動。正 向旋轉(zhuǎn)使得操作桿仲出，逆向旋轉(zhuǎn)使得操作桿收回。對于機械方式的運動發(fā)生器，轉(zhuǎn)動控制 組件通過手動按鈕給予驅(qū)動，但不限于此種方式。在實際應用中可以根據(jù)具體情況選擇實現(xiàn) 雙向旋轉(zhuǎn)的不同運動部。
系統(tǒng)所控制的開關固定以現(xiàn)有的常規(guī)方式固定在相應的電路板上。操作部分與固定部結(jié) 構(gòu)特征聯(lián)接，分別在操作桿伸展和收縮的兩個狀態(tài)下，使用者用操作桿通過固定部帶動所述 控制開關實現(xiàn)操作控制。
本發(fā)明優(yōu)選適用于便攜電子設備的方向操作，但是不局限于方向操作，其它按鍵的功能 同樣可以由此操作控制系統(tǒng)實現(xiàn)。
圖1是可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)處于收縮時的透視圖
圖2是可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)處于伸展時的透視圖
圖3是應用可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)的電子設備的示意圖
圖4是應用可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)的電子設備的操作桿在伸展位置的示意圖
圖5是可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)處于收縮位置時的截面圖
圖6是可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)處于伸展位置時的截面圖
圖7是可仲縮的開關操作控制系統(tǒng)的部件爆炸圖
圖8是可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)的部件半剖面爆炸圖
圖9是操作桿的透視io是操作桿的半剖透視圖
圖11是運動部傳遞組件的透視圖
圖12是操作桿相對于運動傳遞組件在伸展過程中的透視圖，操作桿為透明線框 圖13是操作桿相對于運動傳遞組件在收縮過程中的透視圖，操作桿為透明線框 圖14是操作桿和運動傳遞組件在伸展位的截面圖
圖15是操作桿和運動傳遞組件在伸展位的配合示意圖，操作桿為透明線框 圖16是操作桿和運動傳遞組件在閉合位的截面圖
圖17是操作桿和運動傳遞組件在閉合位的配合示意圖，操作桿為透明線框
圖18是可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)的另一種實施實例的爆炸圖
圖19是另一種實施實例中操作桿相對于運動傳遞組件在伸展過程中的透視圖
圖20是另一種實施實例中操作桿相對于運動傳遞組件在收縮過程中的透視圖，
圖21是可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)的另一種實施實例的閉合位置的透視圖
圖22是可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)的另一種實施實例的伸展位置的透視圖
圖23是在權(quán)利要求范圍內(nèi)可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)的又一種實施實例
圖24是圖23實施實例的伸展狀態(tài)
圖25是圖23實施實例的零件爆炸圖
圖26是圖23實施實例的收縮狀態(tài)截面圖
圖27是圖23實施實例的伸展狀態(tài)截面圖
圖28是圖23實施實例運動部組件圖
圖29是圖23實施實例運動部的磁鐵驅(qū)動示意圖
圖30是圖23實施實例機構(gòu)動作示意圖
具體實現(xiàn)方式
下面組合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做詳細描述。
參看圖l，提供了處于縮回狀態(tài)的可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)100，操作者通過此系統(tǒng)控 制開關140。對于圖1實例來說，在實際應用中系統(tǒng)根據(jù)不同的開關類型選擇相對應的開關 聯(lián)接方式，操作桿和整個系統(tǒng)的外型外觀可根據(jù)設計需要做相應的變化。
參看圖2，提供了處于伸展狀態(tài)的可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)200。操作桿110處于相對 于可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)伸出的位置。在此位置實現(xiàn)對控制開關140的操作。
參看圖3和圖4，分別提供應用了可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)的便攜電子設備在縮回和伸 展位置的示意圖。電子設備300以特定的按鍵開關或者特定軟件操作觸發(fā)可伸縮開關操作控 制系統(tǒng)，使操作桿IIO伸出到適合的位置時停止并能不被壓回，在其伸出位置便于操作。操 作者通過操作桿伸展和縮回兩個不同位置實現(xiàn)對電子設備的不同感受的操作。在電子裝置的 外殼上有對應的避讓結(jié)構(gòu)301，使得裝置在收縮位置時也能正常工作。本發(fā)明可適用于任何 類別的便攜電子設備，包括但不限于無線電話、掌上電腦和掌上游戲機。
參看圖5和圖6，分別提供了可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)的收縮和伸展位置的截面圖?？缮炜s的開關操作控制系統(tǒng)包括操作桿110，運動部120，固定部130?？刂崎_關140為整個系 統(tǒng)所控制的開關，固定在電路板150上。運動部120由運動傳遞組件121，運動產(chǎn)生組件122 和運動控制組件123組成。此實例中運動組件控制組件123處于電路板150上，由相應的控 制電路實現(xiàn)。
操作桿IIO，運動傳遞組件121，固定部130，可以使用塑料注射或者金屬壓鑄等不同加 工成形方法制成。電路板150可以是普通硬質(zhì)印刷電路板也可以是柔性電路板，需要以焊接 或者其它固定方式對控制開關140提供足夠強的約束，保證其在正常操作過程中的定位。
參看圖7和圖8，操作桿110與固定部130在操作桿110伸縮方向以方槽112和固定部 130上的限制滑軌131滑動聯(lián)接，用于限制操作桿110的轉(zhuǎn)動自由度。固定部130滑軌131 上有限制操作桿的限位平面132，與操作桿上的限位凸出塊面113配合，在操作桿110伸展 到位時，固定部130限位結(jié)構(gòu)特征132與操作桿110上凸出結(jié)構(gòu)113接觸止動，防止操作桿 110因受其它外力作用而脫離系統(tǒng)。
運動產(chǎn)生組件122轉(zhuǎn)動端1221與運動傳遞組件121的運動部轉(zhuǎn)子固定槽1213聯(lián)接，帶 動運動傳遞組件121轉(zhuǎn)動。運動產(chǎn)生組件122固定在固定部130的固定槽133中，此實例中 的運動產(chǎn)生組件由直流電動機擔任，電動機電線1222由固定部130上的過線孔134穿出，導 線以焊接方式聯(lián)接到電動機122，導線以線到板聯(lián)接器插頭1223插接到電路板150上插座151 上，由圖5中示意的運動控制組件123控制。電動機電線1222長度使得剛好在操作桿110在 正常使用范圍內(nèi)運動。在實際應用中，可根據(jù)具體情況選擇運動部組件的組成與聯(lián)接方式。
控制開關140的操作部分141與固定部130的方槽135聯(lián)接。操作者通過操作桿110帶 動固定部130，再帶動控制開關140,在伸展和縮回兩個位置實現(xiàn)對開關的操作控制。
參看圖9、圖10、圖11、圖12和圖13，這些圖具體解釋了操作桿110和運動傳遞組件 121間的結(jié)構(gòu)配合方式。運動傳遞組件121通過斜面滑槽1211與操作桿110上的觸點111配 合，斜面滑槽1211作用于觸點111，將運動傳遞組件121的轉(zhuǎn)動分解。本實施實例中觸點是 圓柱形，在具體應用中可以有其它形式的變種。
如圖12所示運動傳遞組件121的運動Ml被結(jié)構(gòu)裝置分解為操作桿110伸展方向運動M2 和操作桿IIO相對于運動遞組件121的運動M3。因圖7所示固定部130在伸縮方向的滑軌131 與操作桿110上的滑槽112限制了操作桿110的轉(zhuǎn)動自由度，從而操作桿110的運動就變成 了沿滑槽112方向的伸展運動。
如圖13所示，對于運動傳遞組件的相反方向運動Mr，被結(jié)構(gòu)裝置分解為操作桿110收 縮方向運動M2'和操作桿110相對于運動遞組件121的運動M3—。同樣因圖7所示固定部130 在伸縮方向的滑軌131與操作桿110上的滑槽112限制了操作桿110的轉(zhuǎn)動自由度，從而操 作桿110的運動就變成了沿滑槽112方向的收縮運動。
如圖5、圖6所示運動控制組件123，運動控制組件123控制運動產(chǎn)生組件122的運轉(zhuǎn)時 長、方向和速度，通過運動傳遞組件121與操作桿110間的結(jié)構(gòu)，和在固定部與130與操作 桿110之間的結(jié)構(gòu)，使操作桿110運動到伸展位置。參看圖14和圖15，在伸展位置時運動 傳遞組件121斜面滑槽頂端平槽1212配合操作桿觸點111限制操作桿110在沿伸縮方向的自 由度，使操作桿IIO在伸展位置時的不能被其它外力壓入。即使運動部120行程過多操作桿 110仍然會受頂端平槽1212限制，停留在預定的伸展位置。
在操作桿110展開之后，運動控制組件123以反向電壓控制電動機122反向旋轉(zhuǎn)，控制
6運動產(chǎn)生組件122的運轉(zhuǎn)時長和速度，同樣通過運動傳遞組件121與操作桿110間的結(jié)構(gòu)， 和在固定部與130與操作桿110之間的結(jié)構(gòu)，使操作桿110運動到收縮的位置。參看圖16和 圖17，在收縮位置時運動傳遞組件121斜面滑槽底端平槽1213配合操作桿觸點111限制操 作桿110在沿伸縮方向的自由度，使操作桿110在收縮位置時不能被其它外力拉出。即使運 動部120行程過多操作桿110仍然會受底端平槽1213限制，停留在預定的縮回位置。
即使操作者沒有觸發(fā)收回操作桿的控制信號，運動控制組件123會在可控制的時間后自 動發(fā)出收回信號，將操作桿收回至正常位置，不會影響攜帶。
參看圖ii，操作桿110的觸點111通過運動傳遞組件121沿操作桿伸縮方向的豎槽1214 安裝，使得操作桿觸點111進入頂部平槽1212，能夠沿滑槽1211運動到底部平槽1213中。
在實際應用中，可由具體情況根據(jù)權(quán)利要求各項選擇相應的方案。
參看圖18，提供了權(quán)利要求限制范圍內(nèi)的另一種實施方案400。操作桿410和運動傳遞 組件421的結(jié)構(gòu)配合方式相同，只是觸點和斜滑槽的位置調(diào)換。其它部件的功能實現(xiàn)方案與 前一種 -致。如圖18操作桿410和運動傳遞組件/L21，操作桿410上有斜滑槽411,運動傳 遞組件421上有觸點4211。
參看圖19,觸點4211作用在斜滑槽411，此配合將運動傳遞組件421的轉(zhuǎn)動分解。如圖 19所示運動傳遞組件的運動Ml被結(jié)構(gòu)裝置分解為操作桿410伸展方向運動M2和操作桿410 相對于運動遞組件421的運動M3。同樣由圖18所示固定部430在伸縮方向的滑軌431與操 作桿410上的滑槽412限制了操作桿410的轉(zhuǎn)動自由度，從而操作桿410的運動就變成了沿 滑槽412方向的伸展運動。
參看圖20，對于運動傳遞組件的相反方向運動Ml—,運動被結(jié)構(gòu)裝置分解為操作桿410 收縮方向運動M2'和操作桿410相對于運動遞組件421的運動M3'。同樣由圖18所示固定部 430在伸縮方向的滑軌431與操作桿410上的滑槽412限制了操作桿410的轉(zhuǎn)動自由度，從 而操作桿410的運動就變成了沿滑槽412方向的收縮運動。
參看圖21、在收縮位置時操作桿410斜面頂槽4111配合運動傳遞組件421的觸點4211 限制操作桿在沿伸縮方向的自由度，使整個系統(tǒng)在收縮位置時的操作桿不被其它外力拉出。
參看圖22，在伸展位置時操作桿410斜面底槽4112配合運動傳遞組件421的觸點4211 限制操作桿在沿伸縮方向的自由度，使整個系統(tǒng)在伸展位置時的操作桿不被其它外力壓入。 運動傳遞組件421的觸點4211通過操作桿410沿操作桿伸縮方向的豎槽4113安裝，使得操 作桿觸點4211進入底部平槽4112，能夠沿斜滑槽411運動到頂部平槽4111中。
參看圖23、圖24，給出另外一種在權(quán)利要求范圍中的應用實例500，分別在收縮狀態(tài)的 500和在伸展狀態(tài)的600。
參看圖25，是應用實例500的組件爆炸圖，由操作桿510，運動部520，和固定部530組 成。與前文應用實例不同的是，本例中固定部限制操作桿與操作桿除在在伸縮方向的自由度 的結(jié)構(gòu)特征是位于整個系統(tǒng)的中心位置。而運動產(chǎn)生部則位于系統(tǒng)的外部。通過磁力帶動運 動傳遞部。從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的伸展和縮回。限制操作桿被拉出的結(jié)構(gòu)位于運動傳遞組件上。
參看圖26、圖27，操作桿510上的方形滑槽511與固定部的方形滑軌531配合，限制操 作桿510的轉(zhuǎn)動自由度，使操作桿510只能沿滑動方向平動。
7參看圖28、圖29和圖30，運動部520由運動控制部件521，運動產(chǎn)生部件522和運動傳 遞部件組成523。本實例中運動產(chǎn)生部件由電動機522擔任，運動控制部件由電路或者相應 的軟件521來實現(xiàn)。運動傳遞部件由傳動皮帶5231外磁環(huán)5232和運動方向變更組件5233組 成。電動機521通過傳動皮帶5231帶動外磁環(huán)5232，外磁環(huán)5232依靠磁力吸引運動方向變 更組件5233上的磁鐵52334來帶動運動方向變更組件5233。
運動方向變更組件5233上的底部槽52331與操作桿510上觸點512配合，使得操作桿510 在收縮狀態(tài)下不會因受外力而被拉出。同樣在伸展狀態(tài)下運動方向變更組件5233上的頂部槽 52332與操作桿510上觸點512配合，使得操作桿510在伸展狀態(tài)下不會因受外力而壓回。 運動方向變更組件5233上的斜槽52333與操作桿510上觸點512配合，在運動方向變更組件 5233轉(zhuǎn)動時將其的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為操作桿510的平動，由于操作桿510的滑槽511和固定部530 的滑軌531的限制順時針或逆時間方向的轉(zhuǎn)動分別變成操作桿510的伸展和縮回。這和文實 例一致。運動方向變更組件上5233有后于操作桿裝配的操作桿限出件52335，用于限制操作 桿510在伸展位置時不會被外力拉出。
其它功能實現(xiàn)方案與前一實例中相同。
說明書里描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本發(fā)明并不限于此。對于本領域技術人員，在 權(quán)利要求限定范圍中，可以出現(xiàn)多種修改，等同和變種。
權(quán)利要求
1. 一種可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)，由操作桿、運動部和固定部組成，其特征是操作桿通過相對于整個系統(tǒng)伸展或縮回運動，實現(xiàn)操作桿相對于整個系統(tǒng)在不同位置對系統(tǒng)所控制開關的操作。
2. 如權(quán)利要求1所述所述操作桿和運動部，其特征是所述操作桿和所述運動部間結(jié)構(gòu) 特征將所述操作桿和所述運動部間的相對運動分解，所分解運動方向其中之一是沿 操作桿伸展或縮回的方向。
3. 如權(quán)利要求l所述操作桿和固定部，其特征是在所述操作桿由所述固定部限制所述 操作桿在除伸展或縮回方向之外其它方向的平動和轉(zhuǎn)動自由度。
4. 如權(quán)利要求1至3中的任一項所述可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)、操作桿、運動部和 固定部，其特征是所述運動部產(chǎn)生運動并將運動傳遞給所述操作桿，所述操作桿由 所述固定部限制了除伸展或縮回方向之外其它方向的平動和轉(zhuǎn)動自由度，于是所述 運動部的動作轉(zhuǎn)換成所述操作桿的伸展或縮回運動。
5. 如權(quán)利要求1和2所述操作桿和運動部，其特征是所述運動部有結(jié)構(gòu)特征使所述操 作桿在伸展和縮回位置沒有在伸展縮回方向的自由度。
6. 如權(quán)利要求1所述可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)操作桿，其特征是所述可伸縮的開關 操作控制系統(tǒng)有限制操作桿由于外力作用脫離系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征。
7. 如權(quán)利要求l、 2、 4和5所述的運動部和權(quán)利要求1所述固定部，其特征是所述運 動部由運動產(chǎn)生組件、運動傳遞組件和運動控制組件組成；運動產(chǎn)生組件由固定部 疋位。
8. 如權(quán)利要求1所述運動產(chǎn)生組件、運動傳遞組件和運動控制組件運動控制組件，其特征是，所述運動產(chǎn)生組件產(chǎn)生運動帶動所述運動傳遞部件；所述運動控制組件控 制所述運動產(chǎn)生組件的運動時長、方向和速度，所述運動控制組件會在電子設備休 眠一段時間后自動發(fā)出指令，收回操作桿。
9. 如權(quán)利要求2所述操作桿與運動部間結(jié)構(gòu)特征和權(quán)利要求7所述運動傳遞組件，其 特征是所述結(jié)構(gòu)特征位于所述運動傳遞組件和所述操作桿間。
10. 如權(quán)利要求1所述可伸縮的開關操作控制系統(tǒng)，其特征是本系統(tǒng)所控制開關固定于 與所述固定部的結(jié)構(gòu)中，分別在所述操作桿伸展和收縮的兩個狀態(tài)下，所述操作桿 通過所述固定部帶動所述控制開關實現(xiàn)操作控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及便攜電子設備領域，提供一種提高電子設備的人機交互性和便攜性的開關操作控制結(jié)構(gòu)裝置。本發(fā)明公開一種可伸縮的操作控制系統(tǒng)，由操作桿，運動部和固定部組成，通過此系統(tǒng)控制便攜電子設備的相應開關。操作桿可以相對于可伸縮的操作控制系統(tǒng)伸展縮回，實現(xiàn)其相對于電子設備外表面不同高度位置的操作，提高了電子設備的可操作性和便攜性。
文檔編號H01H3/02GK101452776SQ20081018252
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者武瑞桃 申請人:武瑞桃