专利名称：一种可伸缩的开关操作控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及便携电子设备领域，更具体涉及提高电子设备的人机交互性和便携性的操作 控制结构装置。
背景技术：
诸多电子设备如无线电话、掌上电脑、掌上游戏机等均有方向操作的按键，以实现其各 种应用下的不同操作。现今电子设备向功能多样化和体积小的趋势发展，诸如游戏操作的更 多功能对电子设备的人机交互提出了更进一步的要求，同时要保证便携电子设备易于携带的 特点。
许多普通电子设备的方向操纵通过一个在设备表面的方向按键和其下的薄膜触点开关来 实现。另外一些电子设备通过多方向的摇杆开关和其顶部的帽形操作杆来实现方向操作。为 了便于携带，此类设备的按键或者开关操作杆一般在电子设备的大轮廓以内，或者仅高出轮 廓较小的高度。此种设计使得操作在一些情况下并不非常便利使用，比如在游戏中连续快速 输入方向。 一些非便携式电子设备如游戏杆的方向操作杆高出电子设备的大轮廓，便于方向 操作，但是不便于携带，不适用于便携电子设备。于是需要一种装置使得方向操作更方便， 并且适应电子设备便于携带和机身进一步小巧趋势。
发明内容
本发明提供一种可伸縮的开关操作控制系统，克服了现有技术中便携电子设备方向操作 不十分便利的缺点，同时保留便携电子设备易于携带的优点。本系统通过电子设备的按键操 作或软件触发使操作部分在使用时伸出，相对便携电子设备整体轮廓的高度增大，更易于便 携电子设备的操作。在伸出状态下触发，使得操作部分回到原位，携带方便，同时在收縮状 态下也可做正常的操作。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现。可伸縮的开关操作控制系统由 操作杆、运动部和固定部组成。系统所控制的开关固定于与固定部的结构特征中，操作者通 过操作杆带动整个操作控制系统，实现开关或摇杆的操作控制。通过系统内部的机构运动， 操作杆相对于开关操作控制系统伸展和縮回，从而改变操作杆相对于电子设备整体的高度， 实现操作杆在伸展和縮回两个不同位置的操作。
操作杆和运动部间结构特征将操作杆和运动部间的相对运动分解，所分解运动方向其中 之一是沿操作杆伸展或縮回的方向。
运动部由运动发生组件、运动传递组件和运动控制组件构成，运动发生组件带动运动传 递组件。操作杆和转动传导组件配合将其间相对运动分解为沿操作杆伸縮方向的运动和其它 方向的运动的结构形式配合。操作杆由固定部限制操作杆除在伸縮开合方向之外其它方向的 平动和转动自由度。因为固定部限制了操作杆除伸縮方向的自由度，于是运动部产生的动作 就变成操作杆的伸縮动作，实现操作杆的伸展或縮回。
操作者通过运动控制组件触发并控制运动发生组件的运动时长、速度和方向，经运动传 递组件与操作杆的结构装置分解，在固定部的结构装置限制下，使操作杆伸展停留到适当位置。在操作杆仲展开后，整个伸縮操作系统会相对于电子设备主体高出一个部分，操作者可 以更容易地操作。
同样在操作杆伸展之后，操作者能够通过运动控制组件使得运动部向相反方向运动，带 动运动传递组件给操作杆反方向的力矩，在固定部的结构装置限制下，将操作杆收回。即使 操作者没有触发收回操作杆的控制信号，运动控制组件的时钟电路能够在可控制的时间后自 动发出收回信号，将操作杆收回至正常位置，不会因忘记收回操作杆而影响携带。
在操作杆完成伸展动作之后，转动传导组件的相应结构装置使操作杆相对于固定部没有 伸缩方向的自由度，能够防止操作杆在正常使用的情况下被压回到收縮位置，保证在伸展状 态下的正常工作。同样操作杆在收缩位置时，转动传导组件的相应结构装置使操作杆相对于 固定部没有伸縮方向的自由度，能够防止操作杆在受其它外力的情况下脱离收縮位置。
可仲缩的操作控制系统有限制操作杆由于运动部过多动作或者其它外力拉出所造成的操 作杆脱离整个系统的结构，此结构可以处于操作杆和固定部之间，或者是处于操作杆和运动
部之间。
运动传递组件联接在转动发生组件上，转动发生组件固定于固定部中，经过固定部联接 到转动控制组件。运动发生组件可以由电能驱动，或者是机械能驱动，但不限于此两种方式。 对于^能驱动，转动控制组件可以通过硬件电路或者软件控制來控制电动机做往复运动。正 向旋转使得操作杆仲出，逆向旋转使得操作杆收回。对于机械方式的运动发生器，转动控制 组件通过手动按钮给予驱动，但不限于此种方式。在实际应用中可以根据具体情况选择实现 双向旋转的不同运动部。
系统所控制的开关固定以现有的常规方式固定在相应的电路板上。操作部分与固定部结 构特征联接，分别在操作杆伸展和收縮的两个状态下，使用者用操作杆通过固定部带动所述 控制开关实现操作控制。
本发明优选适用于便携电子设备的方向操作，但是不局限于方向操作，其它按键的功能 同样可以由此操作控制系统实现。
图1是可伸縮的开关操作控制系统处于收縮时的透视图
图2是可伸缩的开关操作控制系统处于伸展时的透视图
图3是应用可伸缩的开关操作控制系统的电子设备的示意图
图4是应用可伸缩的开关操作控制系统的电子设备的操作杆在伸展位置的示意图
图5是可伸缩的开关操作控制系统处于收縮位置时的截面图
图6是可伸缩的开关操作控制系统处于伸展位置时的截面图
图7是可仲缩的开关操作控制系统的部件爆炸图
图8是可伸缩的开关操作控制系统的部件半剖面爆炸图
图9是操作杆的透视io是操作杆的半剖透视图
图11是运动部传递组件的透视图
图12是操作杆相对于运动传递组件在伸展过程中的透视图，操作杆为透明线框 图13是操作杆相对于运动传递组件在收縮过程中的透视图，操作杆为透明线框 图14是操作杆和运动传递组件在伸展位的截面图
图15是操作杆和运动传递组件在伸展位的配合示意图，操作杆为透明线框 图16是操作杆和运动传递组件在闭合位的截面图
图17是操作杆和运动传递组件在闭合位的配合示意图，操作杆为透明线框
图18是可伸縮的开关操作控制系统的另一种实施实例的爆炸图
图19是另一种实施实例中操作杆相对于运动传递组件在伸展过程中的透视图
图20是另一种实施实例中操作杆相对于运动传递组件在收縮过程中的透视图，
图21是可伸縮的开关操作控制系统的另一种实施实例的闭合位置的透视图
图22是可伸縮的开关操作控制系统的另一种实施实例的伸展位置的透视图
图23是在权利要求范围内可伸縮的开关操作控制系统的又一种实施实例
图24是图23实施实例的伸展状态
图25是图23实施实例的零件爆炸图
图26是图23实施实例的收缩状态截面图
图27是图23实施实例的伸展状态截面图
图28是图23实施实例运动部组件图
图29是图23实施实例运动部的磁铁驱动示意图
图30是图23实施实例机构动作示意图
具体实现方式
下面组合附图和具体实施方式
对本发明做详细描述。
参看图l，提供了处于縮回状态的可伸縮的开关操作控制系统100，操作者通过此系统控 制开关140。对于图1实例来说，在实际应用中系统根据不同的开关类型选择相对应的开关 联接方式，操作杆和整个系统的外型外观可根据设计需要做相应的变化。
参看图2，提供了处于伸展状态的可伸縮的开关操作控制系统200。操作杆110处于相对 于可伸縮的开关操作控制系统伸出的位置。在此位置实现对控制开关140的操作。
参看图3和图4，分别提供应用了可伸縮的开关操作控制系统的便携电子设备在缩回和伸 展位置的示意图。电子设备300以特定的按键开关或者特定软件操作触发可伸縮开关操作控 制系统，使操作杆IIO伸出到适合的位置时停止并能不被压回，在其伸出位置便于操作。操 作者通过操作杆伸展和縮回两个不同位置实现对电子设备的不同感受的操作。在电子装置的 外壳上有对应的避让结构301，使得装置在收縮位置时也能正常工作。本发明可适用于任何 类别的便携电子设备，包括但不限于无线电话、掌上电脑和掌上游戏机。
参看图5和图6，分别提供了可伸縮的开关操作控制系统的收縮和伸展位置的截面图。可伸縮的开关操作控制系统包括操作杆110，运动部120，固定部130。控制开关140为整个系 统所控制的开关，固定在电路板150上。运动部120由运动传递组件121，运动产生组件122 和运动控制组件123组成。此实例中运动组件控制组件123处于电路板150上，由相应的控 制电路实现。
操作杆IIO，运动传递组件121，固定部130，可以使用塑料注射或者金属压铸等不同加 工成形方法制成。电路板150可以是普通硬质印刷电路板也可以是柔性电路板，需要以焊接 或者其它固定方式对控制开关140提供足够强的约束，保证其在正常操作过程中的定位。
参看图7和图8，操作杆110与固定部130在操作杆110伸縮方向以方槽112和固定部 130上的限制滑轨131滑动联接，用于限制操作杆110的转动自由度。固定部130滑轨131 上有限制操作杆的限位平面132，与操作杆上的限位凸出块面113配合，在操作杆110伸展 到位时，固定部130限位结构特征132与操作杆110上凸出结构113接触止动，防止操作杆 110因受其它外力作用而脱离系统。
运动产生组件122转动端1221与运动传递组件121的运动部转子固定槽1213联接，带 动运动传递组件121转动。运动产生组件122固定在固定部130的固定槽133中，此实例中 的运动产生组件由直流电动机担任，电动机电线1222由固定部130上的过线孔134穿出，导 线以焊接方式联接到电动机122，导线以线到板联接器插头1223插接到电路板150上插座151 上，由图5中示意的运动控制组件123控制。电动机电线1222长度使得刚好在操作杆110在 正常使用范围内运动。在实际应用中，可根据具体情况选择运动部组件的组成与联接方式。
控制开关140的操作部分141与固定部130的方槽135联接。操作者通过操作杆110带 动固定部130，再带动控制开关140,在伸展和縮回两个位置实现对开关的操作控制。
参看图9、图10、图11、图12和图13，这些图具体解释了操作杆110和运动传递组件 121间的结构配合方式。运动传递组件121通过斜面滑槽1211与操作杆110上的触点111配 合，斜面滑槽1211作用于触点111，将运动传递组件121的转动分解。本实施实例中触点是 圆柱形，在具体应用中可以有其它形式的变种。
如图12所示运动传递组件121的运动Ml被结构装置分解为操作杆110伸展方向运动M2 和操作杆IIO相对于运动递组件121的运动M3。因图7所示固定部130在伸縮方向的滑轨131 与操作杆110上的滑槽112限制了操作杆110的转动自由度，从而操作杆110的运动就变成 了沿滑槽112方向的伸展运动。
如图13所示，对于运动传递组件的相反方向运动Mr，被结构装置分解为操作杆110收 縮方向运动M2'和操作杆110相对于运动递组件121的运动M3—。同样因图7所示固定部130 在伸縮方向的滑轨131与操作杆110上的滑槽112限制了操作杆110的转动自由度，从而操 作杆110的运动就变成了沿滑槽112方向的收縮运动。
如图5、图6所示运动控制组件123，运动控制组件123控制运动产生组件122的运转时 长、方向和速度，通过运动传递组件121与操作杆110间的结构，和在固定部与130与操作 杆110之间的结构，使操作杆110运动到伸展位置。参看图14和图15，在伸展位置时运动 传递组件121斜面滑槽顶端平槽1212配合操作杆触点111限制操作杆110在沿伸縮方向的自 由度，使操作杆IIO在伸展位置时的不能被其它外力压入。即使运动部120行程过多操作杆 110仍然会受顶端平槽1212限制，停留在预定的伸展位置。
在操作杆110展开之后，运动控制组件123以反向电压控制电动机122反向旋转，控制
6运动产生组件122的运转时长和速度，同样通过运动传递组件121与操作杆110间的结构， 和在固定部与130与操作杆110之间的结构，使操作杆110运动到收縮的位置。参看图16和 图17，在收縮位置时运动传递组件121斜面滑槽底端平槽1213配合操作杆触点111限制操 作杆110在沿伸縮方向的自由度，使操作杆110在收縮位置时不能被其它外力拉出。即使运 动部120行程过多操作杆110仍然会受底端平槽1213限制，停留在预定的縮回位置。
即使操作者没有触发收回操作杆的控制信号，运动控制组件123会在可控制的时间后自 动发出收回信号，将操作杆收回至正常位置，不会影响携带。
参看图ii，操作杆110的触点111通过运动传递组件121沿操作杆伸縮方向的竖槽1214 安装，使得操作杆触点111进入顶部平槽1212，能够沿滑槽1211运动到底部平槽1213中。
在实际应用中，可由具体情况根据权利要求各项选择相应的方案。
参看图18，提供了权利要求限制范围内的另一种实施方案400。操作杆410和运动传递 组件421的结构配合方式相同，只是触点和斜滑槽的位置调换。其它部件的功能实现方案与 前一种 -致。如图18操作杆410和运动传递组件/L21，操作杆410上有斜滑槽411,运动传 递组件421上有触点4211。
参看图19,触点4211作用在斜滑槽411，此配合将运动传递组件421的转动分解。如图 19所示运动传递组件的运动Ml被结构装置分解为操作杆410伸展方向运动M2和操作杆410 相对于运动递组件421的运动M3。同样由图18所示固定部430在伸縮方向的滑轨431与操 作杆410上的滑槽412限制了操作杆410的转动自由度，从而操作杆410的运动就变成了沿 滑槽412方向的伸展运动。
参看图20，对于运动传递组件的相反方向运动Ml—,运动被结构装置分解为操作杆410 收缩方向运动M2'和操作杆410相对于运动递组件421的运动M3'。同样由图18所示固定部 430在伸缩方向的滑轨431与操作杆410上的滑槽412限制了操作杆410的转动自由度，从 而操作杆410的运动就变成了沿滑槽412方向的收縮运动。
参看图21、在收缩位置时操作杆410斜面顶槽4111配合运动传递组件421的触点4211 限制操作杆在沿伸縮方向的自由度，使整个系统在收缩位置时的操作杆不被其它外力拉出。
参看图22，在伸展位置时操作杆410斜面底槽4112配合运动传递组件421的触点4211 限制操作杆在沿伸缩方向的自由度，使整个系统在伸展位置时的操作杆不被其它外力压入。 运动传递组件421的触点4211通过操作杆410沿操作杆伸縮方向的竖槽4113安装，使得操 作杆触点4211进入底部平槽4112，能够沿斜滑槽411运动到顶部平槽4111中。
参看图23、图24，给出另外一种在权利要求范围中的应用实例500，分别在收缩状态的 500和在伸展状态的600。
参看图25，是应用实例500的组件爆炸图，由操作杆510，运动部520，和固定部530组 成。与前文应用实例不同的是，本例中固定部限制操作杆与操作杆除在在伸縮方向的自由度 的结构特征是位于整个系统的中心位置。而运动产生部则位于系统的外部。通过磁力带动运 动传递部。从而实现整个系统的伸展和缩回。限制操作杆被拉出的结构位于运动传递组件上。
参看图26、图27，操作杆510上的方形滑槽511与固定部的方形滑轨531配合，限制操 作杆510的转动自由度，使操作杆510只能沿滑动方向平动。
7参看图28、图29和图30，运动部520由运动控制部件521，运动产生部件522和运动传 递部件组成523。本实例中运动产生部件由电动机522担任，运动控制部件由电路或者相应 的软件521来实现。运动传递部件由传动皮带5231外磁环5232和运动方向变更组件5233组 成。电动机521通过传动皮带5231带动外磁环5232，外磁环5232依靠磁力吸引运动方向变 更组件5233上的磁铁52334来带动运动方向变更组件5233。
运动方向变更组件5233上的底部槽52331与操作杆510上触点512配合，使得操作杆510 在收縮状态下不会因受外力而被拉出。同样在伸展状态下运动方向变更组件5233上的顶部槽 52332与操作杆510上触点512配合，使得操作杆510在伸展状态下不会因受外力而压回。 运动方向变更组件5233上的斜槽52333与操作杆510上触点512配合，在运动方向变更组件 5233转动时将其的转动转换为操作杆510的平动，由于操作杆510的滑槽511和固定部530 的滑轨531的限制顺时针或逆时间方向的转动分别变成操作杆510的伸展和縮回。这和文实 例一致。运动方向变更组件上5233有后于操作杆装配的操作杆限出件52335，用于限制操作 杆510在伸展位置时不会被外力拉出。
其它功能实现方案与前一实例中相同。
说明书里描述了本发明的优选实施例，但本发明并不限于此。对于本领域技术人员，在 权利要求限定范围中，可以出现多种修改，等同和变种。
权利要求
1. 一种可伸缩的开关操作控制系统，由操作杆、运动部和固定部组成，其特征是操作杆通过相对于整个系统伸展或缩回运动，实现操作杆相对于整个系统在不同位置对系统所控制开关的操作。
2. 如权利要求1所述所述操作杆和运动部，其特征是所述操作杆和所述运动部间结构 特征将所述操作杆和所述运动部间的相对运动分解，所分解运动方向其中之一是沿 操作杆伸展或縮回的方向。
3. 如权利要求l所述操作杆和固定部，其特征是在所述操作杆由所述固定部限制所述 操作杆在除伸展或縮回方向之外其它方向的平动和转动自由度。
4. 如权利要求1至3中的任一项所述可伸縮的开关操作控制系统、操作杆、运动部和 固定部，其特征是所述运动部产生运动并将运动传递给所述操作杆，所述操作杆由 所述固定部限制了除伸展或缩回方向之外其它方向的平动和转动自由度，于是所述 运动部的动作转换成所述操作杆的伸展或缩回运动。
5. 如权利要求1和2所述操作杆和运动部，其特征是所述运动部有结构特征使所述操 作杆在伸展和縮回位置没有在伸展縮回方向的自由度。
6. 如权利要求1所述可伸縮的开关操作控制系统操作杆，其特征是所述可伸縮的开关 操作控制系统有限制操作杆由于外力作用脱离系统的结构特征。
7. 如权利要求l、 2、 4和5所述的运动部和权利要求1所述固定部，其特征是所述运 动部由运动产生组件、运动传递组件和运动控制组件组成；运动产生组件由固定部 疋位。
8. 如权利要求1所述运动产生组件、运动传递组件和运动控制组件运动控制组件，其特征是，所述运动产生组件产生运动带动所述运动传递部件；所述运动控制组件控 制所述运动产生组件的运动时长、方向和速度，所述运动控制组件会在电子设备休 眠一段时间后自动发出指令，收回操作杆。
9. 如权利要求2所述操作杆与运动部间结构特征和权利要求7所述运动传递组件，其 特征是所述结构特征位于所述运动传递组件和所述操作杆间。
10. 如权利要求1所述可伸縮的开关操作控制系统，其特征是本系统所控制开关固定于 与所述固定部的结构中，分别在所述操作杆伸展和收縮的两个状态下，所述操作杆 通过所述固定部带动所述控制开关实现操作控制。
全文摘要
本发明涉及便携电子设备领域，提供一种提高电子设备的人机交互性和便携性的开关操作控制结构装置。本发明公开一种可伸缩的操作控制系统，由操作杆，运动部和固定部组成，通过此系统控制便携电子设备的相应开关。操作杆可以相对于可伸缩的操作控制系统伸展缩回，实现其相对于电子设备外表面不同高度位置的操作，提高了电子设备的可操作性和便携性。
文档编号H01H3/02GK101452776SQ20081018252
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月5日 优先权日2007年12月7日
发明者武瑞桃 申请人:武瑞桃