專利名稱：操作輸入裝置和具有該裝置的電子設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種操作輸入裝置，該裝置可以應用于各種電子設備上，如移動電話、移動音樂播放器、電視接收器、錄像機等。
背景技術：
迄今為止，例如，用于移動電話等的已知的操作輸入裝置具有這樣一種結構，即，布置在基底上表面上的按鈕開關通過植入基底上的操作軸驅動。
換句話說，配裝到操作軸21的上端部上的操作按鈕16左右旋轉，以轉動旋轉元件22，并然后被推動，以向下移動操作軸21，來操縱開關部分(參見專利文獻1)[專利文獻1]JP-A-2002-25395發明內容但是，根據上述輸入裝置，操作軸21由一個承載件2配合并支撐，使得操作軸21在操作按鈕6轉動時能夠轉動和垂直運動，并通過墊圈4放置該操作軸21掉落。因此，難于平滑地移動操作軸21。另外，操作感覺不佳，不能輕易獲得平滑的轉動操作，并且易于出現灰塵。
鑒于上述問題，本發明旨在提供一種操作輸入裝置，該操作輸入裝置在操作感覺上優異，可以進行平滑的轉動操作，并不易于出現灰塵。
為了解決上述問題，根據本發明的操作輸入裝置包括基底；支撐軸，該支撐軸彈性植入基底并由基底支撐，以使之能夠傾斜；印刷襯底，該印刷襯底在其上表面配備有多個按鈕開關以及安裝在其上的磁場探測元件，并放置在基底上且與基底成一體；以及操作轉盤，該操作轉盤在其下表面上具有N極和S極交替布置的環形磁鐵，并且由支撐軸的上端部支撐，使之能夠轉動；其中，在操作轉盤轉動時，磁場探測元件探測環形磁鐵的磁通量變化和旋轉方向，而在操作轉盤的外周邊緣部分被壓下時，按鈕開關被操作板驅動。
根據本發明，在操作轉盤的外周邊緣部分被壓下時，支撐軸傾斜并通過操作板驅動按鈕開關，因此，操作轉盤不會如現有技術中觀察到的那樣被卡住，而是可以獲得良好的操作感覺。操作轉盤由支撐軸的上端部支撐，并不接觸其他部件。因此，可以獲得平滑的轉動操作，并且可以防止灰塵出現。
在本發明的一個實施例中，支撐軸可以插入到基底的軸孔內，且基底的軸孔的下表面邊緣部分與支撐軸的下端凸緣部分可以夾住環狀彈性體，使得支撐軸可以由基底彈性支撐并植入基底中，并可以傾斜。支撐軸可以插入到基底的軸孔內，并且環狀彈性體布置在基底的軸孔的內周表面和支撐軸的外周表面之間，使得支撐軸可以由基底彈性支撐并植入基底內，并可以傾斜。
根據這個實施例，可以獲得與上述相同的效果。另外，可以擴大設計的選擇范圍，可以提高設計自由度。
根據另一實施例，支撐軸可以包括彼此通過嚙合間隔開地整合的下軸部分和上軸部分。由于支撐軸在這個實施例中可以分成兩部分，即使在支撐軸的外周形狀復雜時，整個支撐軸的生產也可以變得容易。
根據再一實施例，小摩擦系數的滑環可以布置在操作轉盤和操作板之間。
根據這個實施例，可以獲得能夠更平滑旋轉操作的操作輸入裝置。
通過利用各種電子設備，如移動電話、移動音樂播放器等所用的操作輸入裝置，本發明具有這樣的效果電子設備操作感覺優異、能夠平滑轉動操作，并且不易于出現灰塵。
圖1是采用本發明的操作輸入裝置的移動電話的透視圖；圖2A和2B分別是圖1所示的操作輸入裝置的上透視圖和下透視圖；圖3A、3B和3C分別是圖1的操作輸入裝置的平面圖，沿著線B-B截取的剖面圖，和沿著線C-C截取的剖面圖；圖4是用于解釋圖2所示的操作輸入裝置的組裝過程的上分解透視圖；圖5是圖2所示的操作輸入裝置的下分解透視圖；圖6是用于解釋圖2所示的操作輸入裝置的組裝過程的下分解透視圖；圖7是圖2所示的操作輸入裝置的下分解透視圖；圖8A、8B和8C分別是根據第二實施例的操作輸入裝置的平面圖、沿著線B-B截取的剖面圖、和沿著線C-C截取的剖面圖；圖9A和9B分別是用于解釋圖8A到8C所示的操作輸入裝置的組裝過程的上分解透視圖和局部透視圖；圖10是圖8A到8C所示的操作輸入裝置的上分解透視圖；圖11是用于解釋圖8A到8C所示的操作輸入裝置的組裝過程的下分解透視圖；以及圖12是圖8A到8C所示的操作輸入裝置的下分解透視圖。
具體實施例方式
將參照附圖中的圖1到12解釋根據本發明優選實施例的操作輸入裝置。
根據第一實施例的操作輸入裝置代表它應用于圖1到7所示的移動電話1上的情況。如圖1所示，具體地說，第一實施例的移動電話1通過操作輸入裝置3滾動監視器2內的滾動條(圖中未示出)，并能夠通過后面將描述的按鈕開關34a到34d選擇和輸入指令。順便說，附圖標記4表示十鍵，附圖標記5表示麥克風，而附圖標記6表示揚聲器。
如圖5和7所示，操作輸入裝置3包括基底10，柔性樹脂膜形成的印刷襯底20接合并整合到其上；支撐軸30，該支撐軸30具有下軸部分31和上軸部分32，并且植入基底10的中心且在基底10的中心處被柔性支撐，使之能夠傾斜；操作板40，該操作板穿過支撐軸30并固定到支撐軸30上；以及操作轉盤50，該操作轉盤50組裝到支撐軸30的上端上，使之能夠通過承載件57而轉動。
基底10具有大致圓形的平面，而多個定位突起12形成在以中心處形成的軸11為中心的相同圓周上，使之向上突出。在基底10上布置一對定位螺紋孔13和13以及一對用于組裝的定位孔14和14，使得軸孔11介于它們中間。基底10圍繞外周端面還具有旋轉止動突起15和一對壓接觸突起16和16。
印刷襯底20包括基本上圓形的襯底主體21a和引線部分21b，該襯底主體21a覆蓋有可剝落的紙(圖中未示出)，在該紙的背面施加有粘結劑。襯底主體21a在以中心處的中心孔22為中心的同一圓周上具有多個定位孔232以及一對霍爾IC 24a和24b，該對霍爾IC安裝成使中心孔22介于二者之間。襯底主體21a具有四個導體部分(圖中未示出)，這四個導體部分在以中心孔22為中心的同一圓周上等間距布置。結合到后面出現的片狀絕緣蓋35的背面上的平拱形按鈕開關34a到34d分別安裝到導體部分上。
支撐軸30具有下軸部分31和上軸部分32，它們通過在同一軸線上螺紋嚙合而彼此間隔開地形成一體。具體地說，下軸部分31用其凸緣部分31a和基底10夾住環狀彈性體33，如上所述。另一方面，上軸部分32在其凸緣部分32a處通過焊接與后面出現的操作板40成為一體。
片狀絕緣蓋35將事先結合到它背面上的平拱形按鈕開關34a到34d分別安裝到襯底主體21a的導體部分上，并覆蓋導體部分。片狀絕緣蓋35具有多個用于組裝的定位孔37，這些定位孔以形成在它的中心的中心孔36為中心。
操作板40具有四個突起42a到42d，這四個突起布置在以形成在操作板中心的軸孔41為中心的同一圓周上，以使之突出，并且操作板40還具有一對窗口43和43，使得軸孔41介于它們之間。操作板40在外周邊緣形成有旋轉止動狹槽44，且一對壓力接觸舌45從外周邊緣切出。操作彈性體46a到46d如上所述分別結合到突起42a到42d的背面上，并且按鈕開關34a到34d可以被向下推動。在上軸部分32的上端插入到軸孔41中之后，操作板40通過焊接與凸緣部分32a成一體。
操作轉盤50在其上表面具有操作突起51，如圖5所示。操作轉盤50在突起52的下端面的中心還具有凹陷53，用于固定后面出現的承載件57，該突起52形成在下表面的中心使之向上突出，如圖7所示。用于配合和固定能夠環形磁鐵55的環形溝槽54以凹陷53為中心同心布置。
環形磁鐵55具有交替布置的N極和S極，并配合且固定到操作轉盤50的環形溝槽54中。在這個實施例中，為了確保更平滑地轉動，小摩擦系數的滑環配合到突起52的外周底部上。因此，當配合到操作轉盤50的滑環56保持與操作板40的上表面接觸時，環形磁鐵55從突起42a到42d的上表面稍微浮起。
為了確保操作轉盤50平滑轉動，承載件57配合并固定到操作轉盤50的凹陷53上。因此，操作轉盤50通過滑環56和承載件57轉動，由此平滑轉動成為可能。
下面，將解釋具有上述結構部件的操作輸入裝置3的組裝過程。
首先，在環狀彈性體33結合到基底10的軸孔11的背面的邊緣部分之后，未示出的夾具的定位銷插入到基底10的組裝定位孔14內，以進行定位。基底10的定位突起12配合到其上安裝有一對霍爾IC 24a和24b的印刷襯底20的定位孔23內，以進行定位并進行結合。接著，片狀絕緣蓋35的定位孔37配合到基底10的定位突起12上，其中絕緣蓋35在其背面上結合有按鈕開關34a到34d。然后，絕緣蓋35結合到印刷襯底20的上表面上，以建立電連接，并成為一體。
另一方面，上軸部分32的上端配合到操作板40的軸孔41內，并通過焊接與凸緣部分32a成一體。操作彈性體46a到46d分別結合到突起42a到42d的背面上。下軸部分31配合到基底10的軸孔11內，并與上軸部分32嚙合，以便通過支撐軸30將操作板40支撐在基底10上，并通過下軸部分31的凸緣部分31a和基底10夾持環狀彈性體33。
接著，環形磁鐵55配合并結合到操作轉盤50的環形溝槽54中，并且滑環56結合到突起32的周邊底部上。承載件57配合到突起52中設置的凹陷53中，并通過粘結劑固定。
接著，如圖4所示，固定到操組轉盤50上的承載件57推入到從片狀絕緣蓋35的中心孔36露出的上軸部分23的上端上，并與上軸部分32成一體。接著，操作轉盤50由支撐軸30通過承載件57支撐，以便能夠旋轉。雖然支撐軸30通過環狀彈性體33固定到基底10上，但是在支撐軸30和基底10的軸孔11之間存在小的間隙。因此，當操作轉盤50的外周邊緣部分被推動時，支撐軸30稍微傾斜，并可以驅動按鈕開關34a到34d。此外，操作板40的旋轉止動凹痕44與基底10的旋轉止動突起15相嚙合，并阻止操作板40轉動。尤其是由于操作板40的壓力接觸舌45與基底10的壓力接觸突起16形成壓力接觸，在操作板40內不會出現搖擺。
接著，將解釋具有上述結構的操作輸入裝置的操作方法。
在操作轉盤50轉動時，與操作轉盤50成一體的環形磁鐵55轉動，并且該對霍爾IC 24a和24b分別探測磁場的變化，并基于探測結果也探測旋轉方向和旋轉距離。探測結果通過圖中未示出的控制電路反映在監視器2的顯示屏上的滾動條的運動。順便說，雖然支撐軸30由基底10通過環狀彈性體33支撐，在操作轉盤50轉動的過程中，不會在支撐軸30內產生不必要的搖擺，并由于環狀彈性體33具有預定硬度，因此可以確保所需的操作感覺。
接著，當滾動條到達所需位置，通過推動操作轉盤50的外周邊緣部分輸出選擇指令。換句話說，當操作轉盤50的外周邊緣部分被推下時，支撐支撐軸30的環狀彈性體33經歷彈性變形，并且支撐軸30傾斜一點。因此，滑環56推動操作板40，例如，環形磁鐵55將操作板40的突起42a向下推，使得結合到突起42a背面上的操作彈性體46a通過片狀絕緣蓋35驅動按鈕開關34a。
當操作者將其手指從操作轉盤50上移開時，環狀彈性體33返回到其初始形狀，并且支撐軸30返回到其初始位置。于是，配合到操作轉盤50上的滑環56僅僅與操作板40的上表面形成滑動接觸，由此不會喪失平滑的轉動操作。
根據這個實施例，突起42a到42d設置到操作板40上，并且結合操作彈性體46a到46d。因此，即使操作者的下推位置不正確，通過突起42a到42d以及操作彈性體46a到46d，也可以正確地推下相應一個按鈕開關34a到34d，并且可以防止操作錯誤。
如圖8到12所示，本發明的第二實施例的基本結構與第一實施例基本相同。因此，為了解釋，使用相同的附圖標記表示相同的元件。
基底10是金屬基底，具有大致圓形的平面，如圖10和12所示，并且具有多個固定螺釘13，該固定螺釘13在以中心處形成的軸孔11為中心的相同圓周上。一對用于組裝的定位孔14和14布置在基底10上，使得軸孔11介于它們之間，并且一對定位爪17a和17b通過切開而形成。能夠插入后面出現的印刷襯底20的引導部分21b的細長孔18形成在基底10內、靠近基底10的邊緣。
印刷襯底20包括大致圓形的襯底主體21a以及引線部分21b，該襯底主體覆蓋有可剝落的紙(圖中未示出)，紙的背面施加有粘結劑。一對定位孔23和23形成在襯底主體21a內，以使得在襯底主體21a中心處的中心孔22處于它們之間。一對霍爾IC 24a和24b安裝成將中心孔22介于它們之間。此外，四個導體部分25a到25d以相同間距布置在以中心孔22為中心的襯底主體21a的同一圓周上。隨著設置在印刷襯底20的內周邊緣上的該對定位凹痕26和26與基底10的定位爪17a和17b嚙合并定位到定位爪上，印刷襯底20結合到基底10上。
支撐軸30包括下軸部分31和上軸部分32，它們布置在相同的軸線上，并且通過嚙合彼此可拆卸地整合。尤其是，下軸部分31通過它的凸緣部分31a和基底10夾住環狀彈性體33，如上所述。
片狀絕緣蓋35分別將事先結合到它背面的結合部分38a到38d上的平拱形按鈕開關34a到34d安裝到襯底主體21a的導體部分25a到25d上，并覆蓋它們。片狀絕緣蓋35具有一對用于組裝的定位孔37，它們以形成在中心的中心孔36為中心。
操作板40具有定位凹痕41a和41b以及環形臺階部分41c，其中定位凹痕41a和41b布置在其中心處形成的軸孔41的邊緣處的內表面上，而臺階部分41c圍繞邊緣部分形成在更高位置。操作板40具有四個操作舌47a到47c，這些操作舌布置在相同圓周上，并以軸孔41為它們的中心延伸。通過在這些操作舌47a到47d下表面的遠端邊緣部分進行隆起加工，而形成操作突起48a到48d。操作板40的位置被約束在水平方向，并且由于凹痕41a和41b與基底10的定位爪17a和17b嚙合而不能轉動。
如圖12所示，操作轉盤50具有凹陷53和環形溝槽54，該凹陷53用于將后面出現的承載件57固定在突起52的下端面的中心處，而突起52形成在下表面的中心，以使之向下突出，而環形溝槽54用于配合和固定環形磁鐵，該環形磁鐵55以凹陷53為中心同心布置。
環形磁鐵55具有交替排列的N極和S極，并且配合和固定到操作轉盤50的環形溝槽54內。在這個實施例中為了確保更平滑地轉動，小摩擦系數的片狀滑環56結合到環形磁鐵55的下表面上。因此，配合到操作轉盤50上的片狀滑環56與操作板40的上表面形成滑動接觸。在這個實施例中，尤其是，片狀滑環56僅僅與從操作板40延伸的操作舌47a到47d形成滑動接觸，并具有小的接觸區域。因此，更平滑的旋轉操作成為可能。
為了確保操作轉盤50的平滑轉動，承載件57配合并固定到操作轉盤50的凹陷53中。因此，操作轉盤50通過片狀滑環56和承載件57轉動，平滑轉動成為可能。
接著，將解釋具有上述構成部件的操作輸入裝置3的組裝步驟。
首先，在將環狀彈性體33結合到基底10的軸孔11的背面的邊緣部分上之后，未示出的夾具的定位銷插入到基底10的用于定位的組裝定位孔14內。其上安裝有一對霍爾IC 24a和24b的印刷襯底20的定位凹痕26和26與基底10的定位爪17a和17b嚙合并定位和結合到基底10上。接著，在其背面上事先結合按鈕開關34a到34d的片狀絕緣蓋35的定位孔37配合到夾具的定位銷上，并定位且結合到印刷襯底20上。結果，按鈕開關34a到34d電連接到印刷襯底20上。
上軸部分32的上端插入到基底10的軸孔11內，并與下軸部分31嚙合，使得支撐軸30植入基底10中。根據這個實施例，下軸部分31的凸緣部分31a和上軸部分32的凸緣部分32a夾住基底10和環狀彈性體33，并防止它們掉落(見圖8A和8B)。然而，支撐軸30與基底10的軸孔11具有一定的間隙，并可以傾斜。操作板40的凹痕41a和41b與基底10的定位爪17a和17b嚙合，并形成定位。
另一方面，環形磁鐵55配合和結合到操作轉盤50的環形溝槽54上，且片狀滑環56結合到突起52的周邊基底部分上。承載件57配合到突起52中設置的凹陷53內，并由粘結劑固定。
接著，如圖9A和11所示，固定到操作轉盤50上的承載件57被推到從操作板40的軸孔41露出的上軸部分32的上端內，并與上軸部分32成為一體。隨后，操作轉盤50由支撐軸30通過承載件57支撐，以使之能夠旋轉。因此，當操作板40被操作轉盤50推下時，支撐軸30傾斜，并且操作板40的操作突起48a到48d驅動相應的按鈕開關34a到34d。
接著，將解釋具有上述結構的操作輸入裝置的操作方法。
當操作轉盤50轉動時，環形磁鐵55與操作轉盤50一體地旋轉，并且，該對霍爾IC 24a和24b分別探測磁場的變化，并基于探測結果探測旋轉方向和旋轉距離。探測結果通過圖中未示出的控制電路反映在監視器2的顯示屏上的滾動條運動上。順便地說，雖然支撐軸30由基底10通過環狀彈性體33支撐，但是在操作轉盤50工作過程中，在支撐軸30中不會出現不需要的搖擺，并且由于環狀彈性體33具有預定硬度，因此可以確保所需的操作感覺。
當滾動條到達所需位置時，通過推動操作轉盤50的外周邊緣部分而輸出選擇指令。換句話說，當操作轉盤50的外周邊緣部分被推下時，支撐支撐軸30的環狀彈性體33經歷彈性變形，并且支撐軸30傾斜一點。因此，操作轉盤50推下操作板40的環形臺階部分41c。結果，操作板40的操作突起48a通過片狀絕緣蓋35驅動按鈕開關34a。
當操作者將其手指從操作轉盤50上移開時，環狀彈性體33返回其初始形狀，且支撐軸30返回到其初始位置。于是，配合到操作轉盤50上的片狀滑環56僅與操作板40的上表面形成滑動接觸，并且平滑轉動操作不會喪失。
根據這個實施例，突起48a到48d設置到操作板40上，因此，即使操作者的推下位置不正確，通過操作突起48a到48d，可以正確地推下相應一個按鈕開關34a到34d，并且可以防止錯誤操作。
上述實施例解釋了支撐軸30植入基底10中，而支撐軸30的凸緣部分31a和基底10夾持環狀彈性體33的實施例，但是本發明并不特別局限于此。例如，支撐軸30可以植入基底10中，通過在基底10的軸孔11的內周表面和支撐軸30的外周表面之間夾置環狀彈性體，使支撐軸能夠傾斜。環狀彈性體33可以由具有大致L形橫截面的彈性材料形成。
根據本發明的操作輸入裝置不局限于移動電話，而當然可以應用于其他移動設備和電子設備，如移動音樂播放器、電視接收機、錄像機等。
權利要求
1.一種操作輸入裝置，包括基底；支撐軸，該支撐軸彈性植入所述基底中并由所述基底支撐，使得該支撐軸能夠傾斜；印刷襯底，該印刷襯底在其上表面配備有多個按鈕開關，并且具有安裝于其上的磁場探測元件，并且該印刷襯底放置在所述基底上并與基底整合；操作板，該操作板布置在所述印刷襯底上；以及操作轉盤，該操作轉盤在其下表面上具有環形磁鐵，該環形磁鐵具有交替排列的N極和S極，并且該操作轉盤由所述支撐軸的上端部支撐，使得該操作轉盤能夠轉動；其中，在所述操作轉盤轉動時，所述磁場探測元件探測所述環形磁鐵的磁通量變化和旋轉方向，并且當所述操作轉盤的外周邊緣部分被推下時，所述按鈕開關通過所述操作板被驅動。
2.如權利要求1所述的操作輸入裝置，其中，所述支撐軸插入到所述基底的軸孔內，并且所述基底的所述軸孔的下表面邊緣部分和所述支撐軸的下端凸緣部分夾持所述環狀彈性體，使得所述支撐軸可以由所述基底彈性支撐并植入所述基底中，并且可以傾斜。
3.如權利要求1或2所述的操作輸入裝置，其中，所述支撐軸插入所述基底的軸孔中，且所述環狀彈性體布置在所述基底的所述軸孔的內周表面和所述支撐軸的外周表面之間，使得所述支撐軸可以由所述基底彈性支撐并植入所述基底中，并且可以傾斜。
4.如權利要求1到3中任一項所述的操作輸入裝置，其中，所述支撐軸包括下軸部分和上軸部分，該下軸部分和上軸部分通過嚙合彼此可拆卸地整合。
5.如權利要求1到4中任一項所述的操作輸入裝置，其中，在所述操作轉盤和所述操作板之間布置小摩擦系數的滑環。
6.一種電子設備，該電子設備使用如權利要求1到5中任一項所述的操作輸入裝置。
全文摘要
本發明公開了一種操作輸入裝置，包括基底；支撐軸，該支撐軸彈性植入所述基底中并由所述基底支撐，使得該支撐軸能夠傾斜；印刷襯底，該印刷襯底在其上表面配備有多個按鈕開關，并且具有安裝于其上的霍爾IC，并且該印刷襯底放置在所述基底上并與基底整合；操作板，該操作板布置在所述印刷襯底上；以及操作轉盤，該操作轉盤在其下表面上具有環形磁鐵，該環形磁鐵具有交替排列的N極和S極，并且該操作轉盤由所述支撐軸的上端部支撐，使得該操作轉盤能夠轉動；在所述操作轉盤轉動時，霍爾IC探測環形磁鐵的磁通量變化和旋轉方向，并且當所述操作轉盤的外周邊緣部分被推下時，所述按鈕開關通過所述操作板被驅動。
文檔編號H01H25/04GK1822274SQ200610004240
公開日2006年8月23日 申請日期2006年2月13日 優先權日2005年2月17日
發明者有原武, 三好和明 申請人:歐姆龍株式會社