专利名称：电子设备的输入笔固定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子设备的输入笔固定装置及其外壳，特别涉及但不限于具有用于输入和显示的双功能触摸屏的便携电信设备中的输入笔固定装置。
背景技术：
近年来，包含日记、管理器、地址薄、电话薄、备忘录等类似功能、被称为″个人数字助理″或″PDA″的便携电子设备取得很大的市场成功。最近，使PDA引入电信功能以便将这种设备用作蜂窝电话的做法产生了能够通过互联网接收和发送电子邮件并且下载或发送数据的多功能设备。
通常，这种个人数字助理的输入笔由相当厚重的金属，例如钢或不锈钢制成，以便在不必增加冲击力的情况下增加屏幕″触摸″的动量。输入笔通常包含硬化或半硬化橡胶，或塑料尖头以避免擦伤或划破触摸屏显示器的玻璃表面。大部分当前可以得到的个人数字助理在PDA的机身中包含插座或凹座，以便以可拆卸方式放置输入笔。
当前的趋势是开发包括类似于较早个人数字助理的多功能的所谓″智能″便携电话。由于这种便携设备变得更加紧凑，没有充足的空间容纳传统小键盘，于是双功能触摸屏被用作输入装置和显示装置。
对于所有这些需要输入笔进行触摸屏操作的电子设备，需要在电子设备上或内部容纳输入笔，以便在使用时可以方便地取出输入笔。
美国专利5,996,956描述了一种诸如个人数字助理的电子设备，该电子设备具有固定到设备的侧壁的输入笔组件，输入笔组件具有一对隔开的弹性扣板，以便可接纳地将输入笔放置在与设备侧壁分隔并且平行的位置。
美国专利6,525,928描述了一种手持计算机系统，该手持计算机系统在计算机外壳的侧壁中具有槽孔。槽孔具有在上部和下部外壳构件之间形成的部分圆柱结构，从而以可滑动方式将圆柱输入笔放置其中，以便通过与槽孔的摩擦接合固定圆柱输入笔。
美国专利6,262,684描述了一种可伸缩延伸的输入笔，也充当诸如具有电信功能的个人数字助理的便携电信设备的天线。这种输入笔包含从输入笔的圆柱壁延伸的分隔结合夹，以允许将输入笔天线机械和电耦合到配合夹，其中配合夹沿着槽式输入笔端口的内壁隔开，而输入笔端口沿着设备侧壁延伸。为了有效充当天线，输入笔天线必须对准其纵轴，以便允许在输入笔天线和输入笔端口上的相应夹扣之间进行机械和电连接。这种布局也依赖于端口内壁和输入笔之间的摩擦接合。
美国专利5,941,648公开了具有输入笔端口的个人数字助理，输入笔端口完全包围输入笔的下部，但是大约留出输入笔的上半部暴露在与PDA侧壁相邻的位置，并且也依赖于输入笔固定装置的摩擦接合。
美国专利5,889,512描述了可伸缩延伸的输入笔，该输入笔可以位于通常为圆柱的插座中，该插座构成手持计算机或类似设备的部分外壳或外套。可通过计算机外壳中的开孔到达输入笔插座，并且输入笔插座在其末端包含基本为环形的制动构件，制动构件以可拆卸方式与接近输入笔顶端的圆周凹槽啮合。
美国专利6,450,721描述了一种输入笔，该输入笔引入圆珠笔以允许其被用作书写工具。圆珠笔和输入笔的组合被设计成适合手持计算设备的输入笔端口，其中至少端口的近端包含槽孔，以便以滑动方式放置从圆珠笔和输入笔组合的主体的一侧凸出的夹扣。夹扣位于输入笔/圆珠笔组合中与可移动圆珠笔头相对的一端。位于夹扣相对端的是一对凹座形式的制动器，凹座以可拆卸方式啮合槽孔相对端上的对准凸起。当圆珠笔和输入笔组合被固定在输入笔端口中时，圆珠笔和输入笔组合末端上的夹扣落入槽孔以利于从输入笔端口移出组合。
美国专利6,410,865描述了从诸如PDA的手持计算机机身弹出输入笔的机构，和以可拆卸方式将输入笔锁定在PDA机身内的锁定机构。簧片装载弹出机构位于将输入笔放置在PDA机身中的滑动凹槽的内端，锁定机构包括枢轴臂，枢轴臂的一端可啮合到输入笔接近其远端或非锥化末端一侧的槽口中。这种布局的具体缺点是锁定机构被连接到印制电路板，而印制电路板下面的变形会产生分离并导致锁定机构误操作。
大量现有技术的输入笔定位和固定机构均依赖输入笔笔身和输入笔端口内壁之间的摩擦接合。其它现有技术的机构依赖机械锁存设备，其中锁存接合出现在金属表面和至少部分有弹性的塑料表面之间。这种布局的困难是其可靠工作依赖于非常小的制造容差，并且虽然最初可能可靠使用，然而不久必然出现的塑料表面损耗降低了电子设备中的输入笔固定装置的可靠性。PDA和其它手持计算设备的许多厂商甚至在产品包装中提供3个或5个替换输入笔，以应付丢失电子设备的原配输入笔的情况。当输入笔丢失并且手持计算机或PDA的用户没有多余输入笔时，用户经常使用诸如圆珠笔、铅笔、纸夹或甚至指甲的类似设备向设备输入数据。这会损伤或损坏触摸屏表面。
现有技术手持计算机、PDA等等的另一个问题是，外壳内的输入笔端口或定位结构以及主动锁定机构占据的体积空间，对生产易于制造和便于装配的紧凑设备外壳产生了严重的制约。
在本说明书和权利要求书中，术语″包括″或类似术语被用来表示非排它性的包含，使得包括一组单元的方法或装置不仅包含那些单元，而且可以包含未列出的其它单元。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种锁定构件，用于以可拆卸方式在便携电子设备中保持输入笔，所述锁定构件包括用于附连到所述设备中的装配结构的装配部分；和从所述装配部分一端延伸的锁定部分，所述锁定部分包含被弹性锁定单元隔离的分隔支持构件，所述支持构件在使用时与支持表面配合以便将输入笔锁定负载限制到所述锁定部分。
适当地，所述装配部分包含在其中纵向延伸的开沟凹座，所述开沟凹座与所述设备外壳的轮廓内部表面一起构成输入笔定位腔。
如果需要，所述装配部分可以包含至少一个沿着所述沟式凹座一侧纵向延伸的装配法兰。
所述至少一个装配法兰最好包含多个装配孔。
两个或更多所述装配孔可以包括对准孔以便定位所述装配表面的对准构件。
锁定部分可以包含在所述分隔支持构件之间延伸的弹性锁定单元，其中间制动单元在使用时可以和输入笔上的制动轮廓啮合。
如果需要，制动单元可以包括啮合到所述输入笔的凹陷制动轮廓中的凸起。
可选地，制动单元可以包括与所述输入笔上的凸起制动轮廓啮合的凹座。
适当地，在使用时，所述支持构件中邻近所述锁定部分的自由端的一个可与所述支持表面滑动啮合。在使用时，所述支持构件最好邻接所述支持表面，但没有固定到支持表面上。
根据本发明的另一个方面，提供一种电子设备外壳，所述设备包含与输入笔定位腔连通的输入笔开孔，输入笔定位腔具有输入笔锁定构件，所述锁定构件包括附连到所述外壳内的装配结构的装配部分；和从所述装配部分一端延伸的锁定部分，所述锁定部分包含被弹性锁定单元隔开的分隔支持构件，所述支持构件在使用时与支持表面配合以便将输入笔锁定负载限制到所述锁定部分。
适当地，所述装配部分包含在其中纵向延伸的开沟凹座，所述开沟凹座与所述外壳的轮廓内部表面一起构成输入笔定位腔。
如果需要，所述装配部分可以包含至少一个沿着所述沟式凹座一侧纵向延伸的装配法兰。
锁定部分可以包含在所述分隔支持构件之间延伸的弹性锁定单元，其中间制动单元在使用时可以和输入笔上的制动轮廓啮合。
如果需要，制动单元可以包括啮合到所述输入笔的凹陷制动轮廓中的凸起。
可选地，制动单元可以包括与所述输入笔上的凸起制动轮廓啮合的凹座。
适当地，所述支持构件中邻近所述锁定部分的自由端的一个可与所述支持表面滑动啮合。所述支持构件最好邻接所述支持表面，但没有固定到支持表面上。
适当地，通过所述支持构件和所述支持表面之间的加压啮合预装载所述锁定部分。
所述装配结构最好与所述外壳整体形成。
如果需要，所述支持表面可以包括所述外壳的内部表面。
所述支持表面最好包括在使用时位于所述外壳内的电路板。
当位于所述输入笔定位腔时，装配部分可以和所述电路板分隔以便在所述电路板和输入笔之间提供保护屏蔽。
根据本发明的另一个方面，提供一种以可拆卸方式在电子设备的输入笔定位腔中保持输入笔的方法，电子设备具有通过装配部分固定在所述设备的外壳内的输入笔锁定构件，其中与所述锁定构件相连的制动单元被弹性推压以便与所述输入笔上的制动轮廓啮合，从而位于所述制动单元的各侧的分隔支持构件与所述外壳内的支持表面配合，以便将输入笔锁定负载限制到所述锁定构件的锁定部分。
适当地，输入笔通过所述装配部分中形成的开沟凹座被引导与所述锁定构件可拆卸啮合，所述开沟凹座与所述外壳的轮廓内部表面一起构成输入笔定位腔。
如果需要，可以通过凸入所述输入笔上的凹陷制动轮廓的制动单元以可拆卸方式啮合输入笔。
可选地，可以通过所述输入笔上的凸入凹陷制动轮廓的制动单元以可拆卸方式啮合输入笔。
最好通过所述支持构件和所述支持表面之间的加压啮合预装载所述锁定部分。
如果需要，在所述输入笔和所述锁定构件啮合或脱离期间，所述支持构件中邻近所述锁定部分的自由端的一个可与所述支持表面滑动啮合。所述支持构件最好邻接所述支持表面，但没有固定到支持表面上。
为了方便理解和实施本发明，现在参照附图描述优选实施例，其中图1示出了金属锁定构件的透视图；图2示意性地示出了图1的与输入笔啮合的锁定构件的侧立面图；图3示出了便携电子设备的部分下剖视图，便携电子设备具有被图1的锁定构件以可拆卸方式啮合的输入笔；图4示意性地示出了图3的设备的下部外壳部分的部分剖视图；而图5示出了图4的锁定构件的另一实施例。
具体实施例方式
图1示出了诸如手持计算机、个人数字助理或移动电话的电子设备中的输入笔的锁定构件1。
锁定构件1包括装配部分2和从装配部分2一端延伸的锁定部分3。装配部分2被形成具有在其中纵向延伸的延长开沟凹座4。具有法兰构件5、6的形式的法兰沿着开沟凹座4的相对侧纵向延伸，构件6作为装配法兰，适于通过装配孔7将锁定构件1装配到设备外壳。锁定构件1可以利用通过任何适当紧固装置，例如金属螺钉、熔接塑料装配凸耳、塑料支柱或热融粘合剂，通过开孔7延伸到位于设备外壳的装配结构上，被安装在设备外壳中。提供槽式凹座8，以便在将锁定构件固定到装配结构之前，将锁定构件1定位到与装配结构相连的定位构件上。
锁定部分3包括分隔支持构件9、10和锁定单元11，锁定单元11桥接和隔离分隔支持构件9、10，并且具有从其中凸起的制动单元12。
图2示意性地示出了图1的与输入笔13啮合的锁定构件的侧面立面图。为了简单起见，使用类似的附图标记表示类似的部件。
如图2所示，输入笔13位于输入笔腔14内，其中由模铸金属或塑料设备外壳16的部分的轮廓内壁表面15和锁定构件1限定输入笔腔14。当输入笔13最初被插入腔14时，沿着由锁定构件1的装配部分2中的开沟凹座4确定的路径被引导。当输入笔13的锥化顶端部分17与抬高的制动单元12啮合时，顶端部分17楔合在外壳16的内壁表面15和锁定构件1的锁定部分3之间。继续向输入笔腔14插入输入笔13会导致锁定单元11因支持构件9、10施加的恢复力而产生弹性变形，其中支持构件9、10靠在支持表面18上，例如靠在位于设备外壳16内的印制电路板19上。由于锁定构件1的装配部分2被刚性安装到外壳16中的装配结构20上，所有被加到锁定单元11上的变形力由支持构件9和10支持，其中变形力没有被转换到装配部分2，或具有与模造外壳16整体形成的支柱20形式的装配结构的附件上。
当在插入期间锁定单元11变形远离输入笔13的顶端部分17时，支持构件9能够在支持表面18上自由滑动。这是由于支持构件9邻近可滑动啮合支持表面18的锁定部分3的自由端。此外，由于支持构件9、10只是邻接支持表面18，但是没有固定到支持表面18上，因此在输入笔13的插入期间，较小的应力被加到印制电路板19上。并且在插入期间，抬高的制动单元12与输入笔13中的对应凹陷制动轮廓21对准，并且锁定单元11将制动单元12弹性偏置成与轮廓21啮合。
锁定构件1由薄不锈钢条制造，并且锁定单元11的弹力使得当输入笔13被插入外壳16的输入笔腔14时，它沿着凹陷沟道4自由滑动，直到锥化顶端17啮合锁定单元11。持续插入输入笔会感觉到轻微的阻力，直到制动单元12正确地与凹陷制动轮廓21啮合。同时，在输入笔13的末端附近圆周延伸的肩式台基22邻接外壳16的环绕腔开孔23的表面，以便限制输入笔插入外壳16的程度。当从输入笔腔14取出输入笔13时，由于锁定单元11变形远离输入笔13以允许制动单元12越过制动轮廓21，初始时会感觉到对抽出的轻微阻力，随后抽出输入笔13并且只有很小或没有阻力。
图3示出了便携电子设备的部分下剖视图，便携电子设备具有被图1和2的锁定构件以可拆卸方式啮合的输入笔，并且使用类似附图标记表示类似部件(对可见部分而言)。
如图所示，设备30具有外壳，该外壳包括背壳部分16、前壳部分31和处于关闭位置的翻转单元32。在剖视图中，图2中的支柱20不可见，因为它们与外壳中为图解电子设备中各种构件的并列部分而清除的部分整体形成。于是，图2中的输入笔腔在图3中通过外壳部分1的部分柱形内壁15和锁定构件1之间的体积空间表示，特别是锁定构件1具有装配部分2，而装配部分2具有与内壁表面15面对的开沟凹座4。
如图3所示，锁定构件1的装配部分2被支持在印制电路板19的表面18之上，并且与板19上安装的电子部件33隔开。通过这种方式，锁定构件1，尤其是装配部分2不仅充当输入笔腔14的限定壁，而且保护电子部件33以免在从输入笔腔移除或插入期间与输入笔意外接触。装配部分2中的开沟凹座4为装配部分提供硬度，而且通过提供清楚限定的引导路径帮助防止输入笔和电子部件33之间的意外接触。
图4是穿过图3中暴露的背壳部分16的输入笔腔得到的部分剖视图。该视图与图3的视图相反，因为外壳部分16位于电子设备正常的下部或后侧。
如图所示，印制电路板19被安装在外壳部分16中，并且通过诸如螺钉的传统固定装置被固定到装配脊16a、16b上。不论是图3所示的相反，或图4所示的正常竖直位置，在外壳16的内部形成的部分柱形内壁表面15的并列部分与装配部分1的开沟凹座4结合以基本限定输入笔腔14。无论电子设备的空间取向如何，当输入笔13被导入输入笔腔14时，锁定构件1均保护印制电路板19上安装的电子部件33以免和输入笔13意外接触。锁定构件1通过穿过装配孔的机械或粘合剂固定物(如图1的单元7所示)被安装到外壳部分16，以便啮合与模造外壳部分16整体形成的支柱20。
图4强调了输入笔腔14的紧凑性质和背壳部分16的组装的方便性，其中印制电路板19的一部分表面18被用来为锁定构件1的锁定部分3的支持构件9、10提供支持表面。当电路板19被固定到装配脊16a、16b时，印制电路板19在外壳部分16中的装配也为锁定部分3提供预装载。
图5示出了图4的单元的另一实施例。
在这个实施例中，输入笔13包含在其顶端17周围延伸以形成制动单元34的径向延伸圆周凸起。锁定单元11包含凹陷制动轮廓35，当被输入笔13弹性变形时，凹陷制动轮廓35以可拆卸方式与受到弹性的偏置影响的制动单元34啮合。
本领域技术人员显然可以理解，本发明与现有技术中具有触摸屏的电子设备中的输入笔固定装置相比，具有很大的的益处。由诸如不锈钢薄片金属条构成的锁定构件容易被压紧，并且作为整体结构，提供简单然而正确的锁定构件，锁定构件具有整体形成的装配部分，装配部分与模铸外壳配合以限定输入笔腔。另外，装配构件中的开沟凹座为输入笔提供引导，同时保护邻近电子部件以免与输入笔意外接触。
本发明的输入笔锁定机构不会被磨损且降低可靠性，这不同于现有技术中依赖与输入笔摩擦接触的机构，或使用塑料锁定构件的机构。通过避免对制造部件时的紧密容差的要求，降低了包含本发明锁定机构的电子设备的制造和装配成本。此外，本发明使得可以使用简单和低成本的工具模铸包含输入笔腔的外壳部分，并且避免了复杂和高强度的装配过程，这不同于具有若干部件组成并且占据设备外壳内部大量空间的机械锁定机构的前面的详细描述只提供了示例性的优选实施例，并不对本发明的范围、适用范围或构造产生任何限制。前面对优选实施例的详细描述只是为了使本领域技术人员能够实现本发明的优选实施例。应当理解，在不偏离本发明如所附权利要求书限定的宗旨和范围的前提下，可以在部件的功能和布局上进行各种改变。
权利要求
1.一种锁定构件，用于以可拆卸方式在便携电子设备中保持输入笔，所述锁定构件包括用于附连到所述设备中的装配结构上的装配部分；和从所述装配部分一端延伸的锁定部分，所述锁定部分包含被弹性锁定单元分隔开的分隔支持构件，所述支持构件在使用时与支持表面配合以便将输入笔锁定负载限制到所述锁定部分。
2.根据权利要求1的锁定构件，其中所述装配部分包括在其中纵向延伸的开沟凹座，所述开沟凹座与所述设备外壳的轮廓内表面一起构成输入笔定位腔。
3.根据权利要求2的锁定构件，其中所述装配部分包含至少一个沿着所述沟式凹座一侧纵向延伸的装配法兰。
4.根据权利要求1的锁定构件，其中锁定部分包括在所述分隔支持构件之间延伸的弹性锁定单元，其中间制动单元在使用时可以和输入笔上的制动轮廓啮合。
5.根据权利要求4的锁定构件，其中制动单元包括可啮合到所述输入笔的凹陷制动轮廓中的凸起。
6.根据权利要求4的锁定构件，其中制动单元包括可啮合到所述输入笔的凸起制动轮廓中的凹座。
7.根据权利要求1的锁定构件，其中在使用时，所述支持构件中邻近所述锁定部分的自由端的一个可与所述支持表面滑动啮合。
8.根据权利要求1的锁定构件，其中在使用时，所述支持构件邻接所述支持表面，但没有固定到支持表面上。
9.一种电子设备外壳，所述设备包括与输入笔定位腔连通的输入笔开孔，输入笔定位腔具有输入笔锁定构件，所述锁定构件包括附连到所述外壳内的装配结构上的装配部分；和从所述装配部分一端延伸的锁定部分，所述锁定部分包括被弹性锁定单元分隔开的分隔支持构件，所述支持构件在使用时与支持表面配合以便将输入笔锁定负载限制到所述锁定部分。
10.根据权利要求9的外壳，其中所述装配部分包括在其中纵向延伸的开沟凹座，所述开沟凹座与所述设备外壳的轮廓内表面一起构成输入笔定位腔。
11.根据权利要求9的外壳，其中所述装配部分包括至少一个沿着所述沟式凹座一侧纵向延伸的装配法兰。
12.根据权利要求9的外壳，其中锁定部分包括在所述分隔支持构件之间延伸的弹性锁定单元，其中间制动单元在使用时可以和输入笔上的制动轮廓啮合。
13.根据权利要求12的外壳，其中制动单元包括可啮合到所述输入笔的凹陷制动轮廓中的凸起。
14.根据权利要求12的外壳，其中制动单元包括可啮合到所述输入笔的凸起制动轮廓中的凹座。
15.根据权利要求9的外壳，其中所述支持构件中邻近所述锁定部分的自由端的一个可与所述支持表面滑动啮合。
16.根据权利要求9的外壳，其中所述支持构件邻接所述支持表面，但没有固定到支持表面上。
17.根据权利要求9的外壳，其中所述支持表面包括在使用时位于所述外壳内的电路板。
18.根据权利要求9的外壳，其中当位于所述输入笔定位腔时，装配部分和所述电路板分隔以便在所述电路板和输入笔之间提供保护屏蔽。
19.一种以可拆卸方式在电子设备的输入笔定位腔中保持输入笔的方法，所述电子设备具有通过装配部分固定在所述设备的外壳内的输入笔锁定构件，其中与所述锁定构件相连的制动单元被弹性推压以便与所述输入笔上的制动轮廓啮合，位于所述制动单元的各侧的分隔支持构件与所述外壳内的支持表面配合，以便将输入笔锁定负载限制到所述锁定构件的锁定部分。
20.根据权利要求19的方法，其中输入笔通过所述装配部分中形成的开沟凹座被引导与所述锁定构件可拆卸啮合，所述开沟凹座与所述外壳的轮廓内表面一起构成输入笔定位腔。
21.根据权利要求19的方法，其中所述输入笔通过一制动单元凸入其上的凹陷制动轮廓以可拆卸方式被啮合。
22.根据权利要求19的方法，其中所述输入笔通过其上的制动轮廓凸入一凹陷制动单元以可拆卸方式被啮合。
23.根据权利要求19的方法，其中通过所述支持构件和所述支持表面之间的加压啮合预装载所述锁定部分。
24.根据权利要求19的方法，其中在所述输入笔和所述锁定构件之间啮合或脱离期间，所述支持构件中邻近所述锁定部分的自由端的一个与所述支持表面可滑动啮合。
25.根据权利要求19的方法，其中所述支持构件邻接所述支持表面，但没有固定到支持表面上。
全文摘要
带有触摸屏的电子设备具有输入笔固定机构，输入笔固定装置具有锁定构件(1)，锁定构件(1)包括附接到设备中装配结构的装配部分(2)，和从装配部分(2)的一端延伸的锁定部分(3)。锁定部分(3)包含被弹性锁定单元(11)分隔开的分隔支持构件(9，10)。支持构件(9，10)与设备中的支持表面(18)配合以将输入笔(13)的锁定负载限制到锁定部分(3)。装配部分(2)具有纵向延伸的开沟凹座(4)，以便与设备的外壳(16)中的轮廓表面(15)配合，从而限定输入笔腔(14)，并且将输入笔(13)引导到腔中，并且不会意外接触印制电路板(19)上的相邻电子部件。
文档编号H05K5/00GK1533232SQ0311939
公开日2004年9月29日 申请日期2003年3月18日 优先权日2003年3月18日
发明者鲁笑颖, 刘俊峰, 叶新奎 申请人:摩托罗拉公司