专利名称：多轴向移动的滚轮组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计算机外设的输入装置，特别是涉及一种多轴向移动的滚轮组件，用以产生上、下、左、右的输入信号。若将其运用于计算机输入装置时，则可滚动计算机屏幕中的图像。
背景技术：
随着计算机操作系统及应用程序广泛地采用图形化接口(GUI)，光标输入装置成为一种重要的输入装置。光标输入装置用以产生一移动信号，移动在屏幕上的光标，配合按键的使用，可以快速地进行程序的执行或关闭。
在处理大型文字数据、计算机辅助设计图面或浏览网页时，其所涵盖的数据量超过计算机屏幕所能显示的数据量，计算机屏幕仅显示部分的数据区域，要察看其它部位的数据区，必须以光标点选位于图形化窗口侧边及底边的滚动条(scroll bar)进行拉动，以滚动屏幕上的图像改变显示区域。拉动位于窗口侧边的滚动条上、下移动可使计算机屏幕图像上、下滚动，拉动位于窗口底边的滚动条左右移动时，则可使图像左、右滚动。
这种屏幕图像滚动方式、操作方式需要不断移动光标以拉动滚动条，因此现有的输入装置如鼠标、轨迹球等都具备一滚轮，以手指推动滚轮前后转动，即可产生上、下滚动的信号，如此一来便不需不断拉动滚动块上、下移动，减少光标输入的移动频率，此外滚轮也可受压产生一切换信号，作为额外的按键。相关的技术可参阅美国专利公告5530455的申请。
然而，常用的滚轮仅解决了图像上、下滚动的问题，对于水平方向的左、右滚动仍未解决，仍必须依赖拉动滚动条的方式来左、右滚动图像。对于该问题，美国专利公开US20030025673及US20040174336的申请提出了一种左右倾斜或移动滚轮的方式，以输出左、右滚动信号。因此只要前、后转动滚轮以及左右倾斜滚轮，即可将屏幕上的图像进行上、下滚动及左右滚动。
US20030025673的公开申请为检测滚轮前、后转动的动作，其必需在滚轮内部设置一光学编码器，使得滚轮结构变得复杂，增加生产时的难度，且为了容纳光学编码器，滚轮的体积也会因此而加大。另外，US20040025673申请以一球状接头(ball joint)结合滚轮及轴杆，使滚轮除了可前、后转动并带动该轴杆转动之外，也可左、右倾斜，该滚轮同时放置于一倾斜摇摆座(tilt biasing system)中，通过滚轮的左、右倾斜动作，同时带动该倾斜摇摆座左右倾斜，利用一编码器检测该倾斜摇摆座的倾斜方向，以产生左、右滚动图像的信号。
其中，US20040025673的公开申请在该倾斜摇摆座的前、后方设置枢接座，使其整体结构的长度增加，因此在空间配置上具有较多的限制。此外，US20040025673的公开申请利用一编码器检测该倾斜摇摆座的倾斜方向，该倾斜摇摆座位于中立位置不倾斜时，需对该编码器进行归零定位，其控制设定程序复杂，同时也提高了组件设置的成本。
实用新型内容鉴于以上所述的公知滚轮组件结构复杂、成本较高等问题，本实用新型的主要目的在于提供一种结构简单、成本低廉的多轴向移动的滚轮组件。
因此，为达到上述目的，本实用新型揭示一种多轴向移动的滚轮组件，其包含有一滚轮、一轴杆及一承载组件。其中在该滚轮上穿置该轴杆，且该轴杆的一端与一编码器相接，该滚轮可带动该轴杆前、后滚动，使该编码器输出一第一信号；该滚轮及该轴杆能以该编码器为支点，在该承载组件中进行枢转位移，通过触动一第一微动开关产生一第二信号；该承载组件通过一枢接部枢设于一底板上，该承载组件可相对该底板进行摆动，通过触动一第二微动开关或一第三微动开关产生至少一个第三信号。
其中，该滚轮具有一滚轮轴孔，该滚轮轴孔的截面形状为多边形。其中，该滚轴的外表面与该滚轮轴孔内壁形成一间隙，以便使该滚轮在不干涉该轴杆的状态下倾斜摇摆，以带动该承载组件倾斜。该轴杆的一端插设于一编码器，以便检测该滚轮的转动，另一端悬置于一第一微动开关之上，该滚轮可压迫该轴杆使之弯曲变形以碰触该第一微动开关。该承载组件的两侧分别设有一第二及一第三微动开关，该滚轮可左右倾斜带动该承载组件倾斜，以碰触该第二微动开关或该第三微动开关。
具体而言，该轴杆由其一端至另一端依序形成一插设部、一枢设部及一圆轴部，该插设部及该枢设部的截面形状为多边形，且该枢设部的横截面积略小于该滚轮轴孔的横截面积，该轴杆穿置于该滚轮轴孔中，使该插设部插设于一编码器中，且该枢设部对应于该滚轮轴孔，该圆轴部悬置于一第一微动开关上方，以便该插设部可与该编码器互相耦合，利用该编码器检测该轴杆的转动状态；该滚轮转动时可与该枢设部形成转动耦合关系，而驱动该转轴旋转，且该滚轮可相对于该轴杆直线滑移或是倾斜摇摆而不干涉该轴杆，该滚轮受压向下时则可使该轴杆弯曲变形，以使该圆轴部碰触该第一微动开关。该承载组件枢设于一底板之上，可相对于该底板左右倾斜摇摆，该承载组件具有两互相平行的侧壁，所述两个侧壁之间形成一容置槽，该滚轮置于该容置槽中，且该轴杆悬置于该承载组件之上，使该轴杆与该承载组件之间不具备接触关系。当该滚轮左右倾斜时，可同时带动该承载组件左右摇摆，以便利用该承载组件触压位于该承载组件两侧的第二、第三微动开关。
通过上述的组合，前后转动该滚轮以带动该轴杆，该编码器可检测该轴杆的转动方向及转动量，以产生一第一信号。压下该滚轮，可使该圆轴部碰触该第一微动开关，以产生一第二信号，使该滚轮具备按键功能。左、右倾斜该滚轮，可驱动该承载组件触压该第二微动开关或该第三微动开关，以便产生一第三信号。该多轴向移动的滚轮组件可设置于一光标输入装置之内，使该滚轮外露以供操作，也可设置于键盘、手写数字板、游戏杆甚至直接设置于一携带型电子装置上，以提供多样化、快速的操作模式。
基于上述结构，本实用新型的多轴向移动的滚轮组件相比公知技术不仅结构简单，成本低廉并且还十分易于操作。
有关本实用新型的特征与操作，现配合附图对较佳实施例详细说明如下。
图1为本实用新型第一较佳实施例的分解立体图；图2为第一较佳实施例的部分构件—滚轮的侧视图；图3为第一较佳实施例的立体图；图4A、4B揭示了第一较佳实施例的滚轮前后转动的应用示意图；
图5A、5B揭示了第一较佳实施例的滚轮受压向下的应用示意图；图6A、6B及6C揭示了第一较佳实施例的滚轮受外力向左推动的应用示意图；图7A、7B及7C揭示了第一较佳实施例的滚轮受外力向右推动的应用示意图；图8、9为第一较佳实施例应用于一光标输入装置的应用示意图；图10为本实用新型第二较佳实施例的分解立体图；及图11A、11B为第二较佳实施例的滚轮受外力推动的应用示意图。
其中，附图标记说明如下10多轴向移动的滚轮组件 11滚轮 111凸出轴112滚轮轴孔 12轴杆 121插设部122枢设部 123圆轴部 13承载组件131侧壁 132容置槽 133凹缺口134支架 135枢接轴 136按压部14电路板141开口 15底板151支撑组件 152枢接座 153枢接孔21第一微动开关 22第二微动开关 23第三微动开关24编码器241耦合孔 30光标输入装置31壳体 32外露孔40计算机主机50计算机屏幕60多轴向移动的滚轮组件61滚轮 611凸出轴 612滚轮轴孔62轴杆 621插设部 622枢设部623圆轴部 63承载组件 631侧壁632容置槽 633凹缺口 634支架635枢接轴 64电路板641开口65底板 651支撑组件 71第一微动开关72第二微动开关 73第三微动开关 74编码器具体实施方式
参阅图1至图3所示，其分别为本实用新型一较佳实施例所提供的一种多轴向移动的滚轮组件10的立体分解图、部分构件侧视图及外观立体图，该多轴向移动的滚轮组件10包含有一滚轮11、一轴杆12及一承载组件13、一电路板14及一底板15(若应用于计算机输入装置时，通常为该输入装置的下壳体)。
该滚轮11的中心具有一沿轴向突出的凸出轴111，该凸出轴111的中心形成有一前后贯通的滚轮轴孔112，该滚轮轴孔112的截面呈现多边形的形状。
该轴杆12由其一端至另一端依序形成一插设部121、枢设部122及一圆轴部123，其中该插设部121的横截面积小于该枢设部122的横截面积，且该枢设部122的横截面积小于该圆轴部123的横截面积。该圆轴部123呈现为圆柱体，其截面为圆形，该插设部121及该枢设部122的截面都呈现为多边形，且该枢设部122的横截面积略小于该滚轮轴孔112，该轴杆12穿置于该滚轮轴孔112，并使该枢设部122对应于该滚轮轴孔112。由于该枢设部122的横截面积略小于该滚轮轴孔112，使该枢设部122的外表面与该滚轮轴孔112的内壁之间形成间隙，当该滚轮11进行转动时，该滚轮11与该轴杆12可形成转动耦合关系以带动该轴杆12转动。由于该滚轮11可相对该轴杆12形成可转动关系，而不干涉该轴杆12，使得该滚轮11可进行一预定角度的倾斜动作，而不带动该轴杆12倾斜或位移。另外，当该滚轮11受到外力压迫而产生垂直于该轴杆12的中心轴向的直线位移时，该滚轮11可压迫该轴杆12而使该轴杆12弯曲变形。
该承载组件13具有两个相对的侧壁131，这两个侧壁131之间形成一容置槽132，这两个侧壁131的顶部分别形成一凹缺口133。该承载组件13的底部具有两个支架134，这两个支架134分别具有一枢接轴135，朝向该承载组件13的前、后方延伸。该承载组件13还具有两个按压部136，其分别位于这两个侧壁131的外侧，两个按压部136为长板片，沿着垂直于两个侧壁131的方向延伸。各按压部136上形成有多个与各侧壁131相连的凸肋，以便加强各按压部136的刚性。
该电路板14具有一开口141，该开口141的周围设有一第一微动开关21、一第二微动开关22、一第三微动开关23及一编码器24。该编码器24及该第一微动开关21分别设于该开口141相对的两侧，形成互相对应的状态。其中该编码器24为一旋转式编码器(ROTARY ENCODER)，譬如可为一种光学或是接点式编码器；本实施例中的编码器24具有一耦合孔241，该耦合孔241的截面形状为多角形，与该轴杆12的插设部121互相匹配，该插设部121可插设于该耦合孔241之中，使该轴杆12与该编码器24形成耦合关系，该编码器24可检测该轴杆12的转动方向及转动量。该第二微动开关22及第三微动开关23也分别直立设置于该开口141相对的两侧，形成互相对应的状态。
该底板15上形成有多个支撑组件151及两个枢接座152，各支撑组件151呈现板片形状，直立地置于该底板15上，两个枢接座152为两个互相平行的板片，分别具有一枢接孔153，两个枢接孔153位于同一轴线上，以对应于两个枢接轴135。
以上所述为该多轴向移动的滚轮组件10的组件结构，以下将进一步说明各组件的连接关系及本实施例的操作方式。
该电路板14置于该底板15的上方，而抵靠于各支撑组件151的顶部边缘，使该开口141位于两个枢接座152的上方，并通过各支撑组件151的间隔作用，使该电路板14与该底板15之间形成一间隔距离。
该承载组件13置于该电路板14的上方，对应于该开口141，两个支架134穿过该开口141，并使两个枢接轴135分别插入两个枢接座152的枢接孔153内，使两个支架134枢接于两个枢接座152，以便使该承载组件13枢设于该底板15上，使该承载组件13可相对该底板15及该电路板14枢转而倾斜、摆动。该承载组件13的按压部136分别对应该第二微动开关22及第三微动开关23，该承载组件13摆动倾斜时，可带动两个按压部136分别朝上及向下移动，用以抵压该第二微动开关22或第三微动开关23。
该滚轮11置于该容置槽132中，该轴杆12的两端分别穿过两个凹缺口133，而突伸于该容置槽132之外，该轴杆12与两个侧壁131的顶部之间形成间隙，使该轴杆12与该承载组件13之间不具备接触关系。该插设部121与该编码器24互相耦合，该圆轴部123则对应于该第一微动开关21，悬置于该第一微动开关21的上方。
请再参阅图4A及图4B所示，当该滚轮11受到前后推移而转动时，该滚轮11与该枢设部122可形成旋转轴向的耦合关系，而带动该轴杆12转动。该编码器24可通过该插设部121测得该轴杆12及该滚轮11的转动速度及转动方向，输出一第一信号，可纵向滚动图像。
参阅图5A及图5B所示，当该滚轮11承受一朝向该底板15的压力时，在承载组件13的凹缺口133中的该轴杆12会受到该滚轮11的推挤，并以该编码器24为支点，向下产生弯曲变形或枢转位移，并迫使该圆轴部123向下碰触该第一微动开关21，输出一第二信号。这种独特的设计，比US20030025673及US20040174336两件申请的结构简化了许多，并可有效地减少滚轮组件的组装及生产成本。
参阅图6A、图6B及图6C所示，其为该滚轮11受到沿旋转轴向的推力而产生相对于该轴杆12倾斜的状态。当朝左推动该滚轮11时，该滚轮11会朝向左方倾斜，由于该滚轮轴孔112的截面稍大于该枢设部122的截面，因此该滚轮11可在不干涉该轴杆12的状态下进行倾斜。该滚轮11向左倾斜之后，可迫使该承载组件13向左倾斜摇摆，使位于图中左方的按压部136向下移动，碰触该第二微动开关22，产生一第三信号，向左横向滚动图像。
参阅图7A、图7B及图7C所示，其为当朝右推动该滚轮11时该滚轮11会朝向右方倾斜的状态。该滚轮11向右倾斜之后，可迫使该承载组件13向右倾斜摇摆，使位于右侧的按压部136向下移动，碰触该第三微动开关23，产生一第三信号，向右横向滚动图像。
本实用新型可应用于光标输入装置如鼠标、轨迹球等，也可附加于包括但不局限于键盘、数字手写板或是游戏杆(game pad)等计算机外设装置之上。请参阅图8及图9所示，其为应用本实用新型的光标输入装置30，该光标输入装置30连接于一计算机主机40，以控制一计算机屏幕50上的光标移动及图像滚动，该光标输入装置30包含有一壳体31，该壳体31表面开设有一外露孔32，该多轴向移动的滚轮组件10容置于该壳体31内部，并使该滚轮11经由该外露孔32部分外露于该壳体31之外。使用者可直接移动该光标输入装置30以移动该计算机屏幕50上的光标，当欲滚动图像时则可推动该滚轮11。前后转动该滚轮11时，产生该第一信号，则可使图像沿该计算机屏幕50上的Y轴上下移动，左右倾斜该滚轮11时，产生该第三信号，则可使图像沿该计算机屏幕50的X轴左右滚动，以便减少移动该光标输入装置30的频率。该滚轮11也可直接受压，使该轴杆12的圆轴部123碰触该第一微动开关21，产生该第二信号，使该滚轮11作为额外设置的按键。
在本实用新型中，该承载组件除了可利用沿水平方向朝两侧延伸的按压部触压微动开关之外，还可改变微动开关的配置方向，以承载组件的侧面触压微动开关。
请再参阅图10所示，其为本实用新型第二较佳实施例所提供的一种多轴向移动的滚轮组件60，其包含有一滚轮61、一轴杆62、一承载组件63、一电路板64及一底板65。
该滚轮61的中心具有一沿轴向突出的凸出轴611，该凸出轴611的中心形成有一前后贯通的滚轮轴孔612。
该轴杆62依序形成一插设部621、枢设部622及一圆轴部623，其中该圆轴部623呈现为圆柱体，其截面为圆形，该插设部621及该枢设部622的截面都呈现为多边形，且该枢设部622的横截面积略小于该滚轮轴孔612。
该承载组件63具有两个相对的侧壁631，这两个侧壁631之间形成一容置槽632，两个侧壁631的顶部分别形成一凹缺口633。该承载组件63的底部具有两个支架634，这两个支架634分别具有一枢接轴635，朝该承载组件13的前、后方延伸。
该电路板64具有一开口641，该开口641的周围设有一第一微动开关71、一第二微动开关72、一第三微动开关73及一编码器74。该编码器74及该第一微动开关71分别设于该开口641相对的两侧，形成互相对应的状态，其中轴杆62的插设部621可插设于该编码器74，使该编码器74与该轴杆62形成耦合关系，用以检测该轴杆62的转动方向及转动量。该第二微动开关72及第三微动开关73也分别设于该开口741相对的两侧，且该第二微动开关72、第三微动开关73为横向摆设于该电路板64之上，形成互相面对的状态，且可由水平方向对第二、第三微动开关72、73进行触压。
该底板65上形成有多个支撑组件651及两个枢接座652，各支撑组件651呈现为板片形状，两个枢接座652为两个互相平行的板片，分别具有一枢接孔653，两个枢接孔653位于同一轴线上，以对应于两个枢接轴635。
该电路板64放置于该底板65的上方，使该开口641对应于两个枢接座652，并通过各支撑组件651的间隔作用，使该电路板64与该底板65之间形成一间隔距离。
该承载组件63置于该电路板64的开口641上方，使两个支架634穿过该开口641，而枢接于两个枢接座652，以便使该承载组件63枢接于该底板65上，使该承载组件63可相对于该底板65及该电路板64枢转摆动。
该承载组件63位于该第二微动开关22及第三微动开关23之间，使两个侧壁631分别对应于该第二微动开关22及第三微动开关23。该承载组件63摆动倾斜时，可分别以两个侧壁631抵压该第二微动开关72或第三微动开关73。
该滚轮61置于该容置槽632中，该轴杆62的两端分别穿过两个凹缺口633，而突伸于该容置槽632之外，该轴杆62与两个侧壁631的顶部之间形成间隙，使该轴杆62与该承载组件63之间不具备接触关系。该插设部621插设于该编码器74，使该轴杆62与该编码器74互相耦合，以检测该轴杆62的转动。该圆轴部623则对应于该第一微动开关71，悬置于该第一微动开关71的上方，以便当该滚轮61受到按压时，可使该轴杆62以该编码器74为支点，向下产生弯曲变形或枢转位移，以便利用该圆轴部123碰触该第一微动开关71。
请再参阅图11A及图11B所示，其为该承载组件63倾斜摇摆以碰触该第二微动开关72或是该第三微动开关73的状态示意图。向右推动该滚轮61时，该滚轮61可朝右方倾斜及滑移，同时带动该承载组件63朝右方倾斜，此时位于该承载组件63右方的侧壁631可碰触该第三微动开关73，以产生一向右横向滚动的信号。向左推动该滚轮61时，该滚轮61可朝向左方倾斜及滑移，同时带动该承载组件63朝左方倾斜，以便利用位于左方的侧壁碰触该第二微动开关72，以形成一向左横向滚动的信号。
虽然本实用新型以前述的较佳实施例揭示如上，但其并非用以限定本实用新型，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作多种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围应以权利要求所界定的范围为准。
权利要求1.一种多轴向移动的滚轮组件，其特征在于，包括一承载组件、一轴杆及一设于该承载组件中的滚轮；其中在该滚轮上穿置该轴杆，且该轴杆的一端与一编码器相接，该滚轮可带动该轴杆前、后滚动，使该编码器输出一第一信号；该滚轮及该轴杆能以该编码器为支点，在该承载组件中进行枢转位移，通过触动一第一微动开关产生一第二信号；该承载组件通过一枢接部枢设于一底板上，该承载组件可相对该底板进行摆动，通过触动一第二微动开关或一第三微动开关产生至少一个第三信号。
2.如权利要求1所述的多轴向移动的滚轮组件，其特征在于，该底板上还设有一电路板，该编码器设置于该电路板上。
3.如权利要求1所述的多轴向移动的滚轮组件，其特征在于，该第一微动开关设置在该轴杆的一侧；且所述第二及第三微动开关分别设置在该承载组件的两侧。
4.如权利要求3所述的多轴向移动的滚轮组件，其特征在于，该底板上设有一电路板，所述第一微动开关、第二微动开关及第三微动开关设置于该电路板上。
5.如权利要求3所述的多轴向移动的滚轮组件，其特征在于，该承载组件延伸有两个按压部，所述两个按压部分别可以触动所述第二及第三微动开关。
6.如权利要求4所述的多轴向移动的滚轮组件，其特征在于，该滚轮及该承载组件设于该电路板的一开口之中。
7.如权利要求1所述的多轴向移动的滚轮组件，其特征在于，该承载组件具有两个凹缺口，该滚轮架设于所述两个凹缺口之间。
8.如权利要求1所述的多轴向移动的滚轮组件，其特征在于，该滚轮具有一滚轮轴孔，该轴杆具有一枢设部，该枢设部置于该滚轮轴孔中，该滚轮轴孔与该枢设部的截面形状为多边形，而且该枢设部的横截面积小于该滚轮轴孔的横截面积。
专利摘要一种多轴向移动的滚轮组件，包含有一滚轮、一轴杆及一承载组件。该轴杆穿设于滚轮的滚轮轴孔中，形成转动耦合关系。且该轴杆的一端与一编码器相接，该滚轮可带动该轴杆前、后滚动，使该编码器输出一第一信号；该滚轮及该轴杆能以该编码器为支点，在该承载组件中进行枢转位移，通过触动一第一微动开关产生一第二信号；该承载组件通过一枢接部枢设于一底板上，该承载组件可相对该底板进行摆动，通过触动一第二微动开关或一第三微动开关产生至少一个第三信号。基于上述结构，本实用新型的多轴向移动的滚轮组件相比公知技术不仅结构简单，成本低廉并且还十分易于操作。
文档编号G06F3/033GK2775738SQ200520016349
公开日2006年4月26日 申请日期2005年4月18日 优先权日2005年4月18日
发明者王唯川 申请人:昆盈企业股份有限公司