专利名称：用于输入设备的再定心机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于输入设备的再定心机构。
背景技术：
光学鼠标已经以其对计算机和其它电子设备的控制功能而大受欢迎。然而，传统的光学鼠标太大，并且不适合用于诸如个人数字助理、电话机等的许多便携式电子设备。因而，诸如TouchPadTM设备和基于定位器(puck)的输入设备的其它类型的传统输入设备已经研制出来，并且嵌入诸如膝上型电子计算机、电话机等的便携式电子设备中。随着便携式电子设备继续包含更多的功能(诸如，电子邮件、无线计算和摄影等)，这些输入设备已经变得更重要了。
传统的基于定位器的输入设备因其超薄外形而对手持式电子设备具有吸引力。在一些传统的基于定位器的输入设备中，诸如的弹簧的弹性机构与定位器相关联配置以维持定位器的所需位置。弹性机构布置成在定位器已经移到偏离中心位置(在该位置中，使用者捕捉使用者的输入)之后，偏置定位器以使其返回到中心位置。遗憾的是，传统基于定位器的输入设备的弹性机构通常使定位器回到中心位置不精确和草率的，或者对于许多便携式电子应用不具有足够小的形状因子。
在诸如的IBM TrackPointTM速率控制设备中，定位器的位置映射到光标的速度。对于速率控制设备，精确的再定心是重要的，这是因为如果定位器不精确回到中心，则当使用者不接触该定位器时光标会漂移。为了解决这个问题，这些传统的输入设备通常采用足够大的中央“死区”或者使用很硬的复位弹簧，这两者对于良好的使用者的经历是有害的。NEC的NeuropointTM是传统的便携式基于定位器导航设备的示例，其使用了橡胶膜来使定位器再定心。因而膜本质上是线性弹簧，其在定心的精确度相对差。
其它传统的输入设备试图解决用再定心机构使定位器再定心的精确度，其中再定心机构具有恢复力外形的可选择力。遗憾的是，这些传统的输入设备太厚而不能装配在许多便携式电子设备中。
使用者持续需要便携式电子设备的使用者输入设备更大的精度和精确度，而设计者面临着增大小型化和增大功能性的持续压力。对着这些挑战，传统的输入设备因其不精确的定位器定心和定位而不能满足市场的期望。
发明内容
本发明涉及一种用于捕捉电子设备的使用者控制输入的输入设备。在一个实施例中，该输入设备包括定位元件和弹簧部件。定位元件包括大致盘形部件。弹簧部件是限定大致蛇形图案的呈大致平面状且大致环形的弹簧部件，弹簧部件相对于所述定位元件横向向外定位并且构造成朝着所述定位元件径向向内施加偏置力。
图1是根据本发明的一个实施例包括输入设备的电子设备的俯视平面视图。
图2是根据本发明一个实施例图示用于输入设备的再定心机构的力曲线的图。
图3是根据本发明一个实施例在第一状态中的输入设备的再定心机构的俯视平面视图。
图4是根据本发明一个实施例的图3的再定心机构的弹簧元件的局部放大轴测图。
图5是根据本发明一个实施例在第二状态中的图3的再定心机构的俯视平面视图。
图6是根据本发明一个实施例输入设备的分解组装视图。
图7是根据本发明一个实施例在组装状态下的图6的输入设备的剖视图。
图8是根据本发明一个实施例输入设备的再定心机构的俯视平面图。
图9是根据本发明一个实施例输入设备的再定心机构的局部立体图。
图10是根据本发明一个实施例输入设备的立体视图。
图11是根据本发明一个实施例再定心机构的弹簧部件的局部俯视平面视图。
图12A是根据本发明一个实施例再定心机构的俯视平面视图。
图12B是根据本发明一个实施例沿着图12A的线12B-12B所取的再定心机构的剖视图。
图13A是根据本发明一个实施例再定心机构的局部仰视平面视图。
图13B是根据本发明一个实施例沿着图13A的线13B-13B所取的再定心机构的剖视图。
图14A、14B、14C是根据本发明一个实施例再定心机构的弹簧部件的剖视图。
具体实施例方式
在下面详细描述中，对所附的附图进行参照，该附图形成了描述的一部分，并且其中通过示例的方式图示了本发明可以实施的具体实施例。在这一点上，诸如“顶部”、“底部”、“前”、“后”等的方向术语参照正在描述的附图的方位使用。因而本发明的实施例的部件以多个不同方位定位，使用方向术语的目的是示例性的，而决不是限制性的。可以理解到，在不脱离本发明范围的情况下，可以利用其它实施例，并且进行结构或者合乎逻辑的改变。因而，以下详细描述不是以限制性意义来理解，本发明的范围由所附的权利要求限定。
本发明的实施例涉及使用者的输入设备。在一个实施例中，输入设备包括定位元件和构造成提高定位元件的中心定位精确度的再定心机构。在一方面，再定心机构施加最小的偏置力以克服阻碍再定位元件的精确再定心的摩擦力。在一方面，在定位元件相对于再定心机构滑动时，不管作用在邻近于定位元件的零输入位置或者中心位置的定位元件上的摩擦力如何，再定心机构大致连续施加偏置力以对定位元件精确地定心。因而，当使用者的手指施加的力(即，手指施加的力)超过再定心机构的偏置力时，定位元件移动到偏离中心的位置以捕捉使用者控制输入。在释放手指施加的力时，偏置力使定位元件精确地返回到零输入位置(或者中心位置)，这是因为偏置力的最小幅度超过任何摩擦力，否则该摩擦力会阻止定位元件精确地回到中心位置。
在一个实施例中，手指力施加在定位元件上以使定位元件滑动移动，并且再定心机构直接作用在定位元件上以使再定心该定位元件。因而，在本实施例中，定位元件直接接收由使用者施加的手指施加的力。
在另一个实施例中，定位器(例如，滑动盘)直接接收使用者施加的手指力，并且布置用于壳体表面上的滑动移动。定位元件和再定心机构包含在壳体中。定位器连接到定位元件，并且再定心机构直接作用在定位元件上(并且仅仅间接地作用在定位器上)以使定位器和定位元件回到中心位置。因而，在本实施例中，定位器的位置和移动相对于定位元件的位置和移动具有直接的一对一的对应。该布置使再定心机构和(用于连接定位器和定位元件以及其它部件的)连接隐藏在壳体内，导致了仅仅定位器或者盘在壳体的外表面上滑动移动的简单外观。
除了使输入设备的定位器或者定位元件的精确再定心以外，本发明的实施例还实现具有相对于便携式电子设备的超薄外形的输入设备，其中输入设备包含在便携式电子设备中。通过实现输入设备的超薄外形或者小的形状因子，在实现更多功能和更大精确度的同时能够维持便携式电子设备的小型化设计。
因而，在一个实施例中，再定心机构包括大致环形的弹簧部件。在一方面，弹簧部件的大小和形状为包围定位元件并且在与定位元件大致相同的平面中延伸。弹簧部件相对于定位元件横向向外定位，并且构造成抵着定位元件径向向内施加偏置力。因而，通过将弹簧部件定位成在与定位元件大致相同的平面中延伸，实现了超薄外形的再定心机构。
在一个实施例中，弹簧部件是大致平面状的元件以使再定心机构和因此的输入设备具有超薄外形或者小的形状因子。在一方面，通过具有的厚度大致对应于(或者小于)定位元件的厚度，弹簧部件限定大致平面状的元件(延伸通过单个大致水平平面)，使得弹簧部件定位成在与定位元件大致相同的平面内延伸，弹簧部件不显著地在定位元件延伸通过的平面下方或者上方垂直延伸。
在另一个实施例中，除了大致的平面状之外，弹簧部件是经由冲压而形成的单个整体元件的大致扁平板状部件，以进一步减小再定心机构的厚度或者外形。
因而，本发明实施例与输入设备中传统的再定心机构的盘簧相反，在传统的再定心机构中盘簧具有显著垂直的尺寸。
此外，在一个实施例中，输入设备包括置于弹簧部件的外部和定位元件之间的止动机构以控制由弹簧部件抵着定位元件的施加偏置力。在一方面，止动机构在与定位元件和弹簧部件大致相同的平面内延伸，并且相对于定位元件大致横向向外定位。该布置还产生超薄外形的再定心机构，因为止动机构有效地置于定位元件的旁边，而不是置于定位元件的上方或者顶部上，在一些传统的输入设备中是这样的。
因而，本发明实施例的各种方面使得输入设备的再定心机构能够实现小的形状因子或者超薄外形。这些实施例和本发明的其它实施例将参照图1-图14C描述和图示。
根据本发明一个实施例的输入设备实施为代替传统鼠标的独立的点选设备。本发明的实施例还尤其适合于在具有用于输入设备的有限空间的膝上型计算机上或者主机设备上实施。图1是图示根据本发明一个实施例包括输入设备14的便携式电子设备10的俯视视图。在一个实施例中，便携式电子设备10是膝上型计算机。在其它实施例中，设备10是用于捕捉使用者控制输入的任何类型的便携式电子设备，包括但是不限于蜂窝/无线电话机、个人数字助理(PDA)、数码照相机、便携式游戏设备、寻呼机、便携式音乐播放器和手持式计算机。
如图1所示，设备10包括壳体12，壳体12具有输入设备14、键盘16和显示器20。显示器20包括屏幕和光标22。显示器20还包括一个或者多个图形用户界面(GUI)的元件(包括但不限于键区24、菜单26和命令符号27)。键区24包括一个或者多个表示数字、字母或者其它符号的启动键。在其它实施例中，光标22包括诸如指针、卡通型字符等的不同形状的物体。输入设备14包括定位器18(或者定位元件)，其可在定位器的运动区域19内滑动移动以捕捉与电子设备10相关联的使用者控制输入，诸如与显示器20相关联的选择和启动功能。在一方面，输入设备14包括再定心机构以在定位器18运动到偏离中心位置以捕捉使用者输入之后控制定位器18的精确再定心。根据本发明的实施例的该再定心机构在图2-图14C中更详细地描述和图示。
图2是图示根据本发明一个实施例的输入设备的再定心机构的理想力曲线的图。如在图2中所示，图30包括Y轴32和X轴34。X轴34表示定位元件相对于零输入位置33的横向向外的位置，而Y轴32表示由输入设备的各种部件施加到定位元件上的横向或者径向力。在一方面，X轴34表示连接到定位元件的定位器的位置。在另一方面，零输入位置33一般对应于定位器的运动区域内的定位器的中心位置。在其它方面，零输入位置33一般对应于不是定位器运动区域内的中心位置的定位器的位置。
在一个实施例中，图30包括第一弹性力曲线36、摩擦力阈值38、第二弹性力曲线39和摩擦力范围40A和40B。第一弹性力曲线36表示用于采用了大致线性弹簧元件的传统再定心机构的力曲线。曲线36表示弹簧元件的偏置力，该偏置力在定位器的零输入位置处是零，并且随着定位元件移动远离中心或者零输入位置而以大致线性方式增大。然而，摩擦力范围40A、40B表示其中定位元件靠近零输入位置33并且定位元件和其支撑面之间的摩擦力(除了其它摩擦力以外)超过传统的再定心机构的偏置力的位置区域。这些摩擦力在图2的曲线图30中由摩擦力阈值38表示。
在一方面，曲线图30中的摩擦力表示定位器和定位器在其上滑动移动的壳体的接触面之间的摩擦。在另一方面，曲线图30的摩擦力表示定位元件(定位器连接到该定位元件)和壳体的内部部件(定位元件靠着壳体滑动移动)之间的摩擦。在其它方面，曲线图30中的摩擦力表示由于其它机械接触在定位器和/或相关的定位元件的移动上施加的拖力或摩擦而引起的摩擦。
在摩擦力范围40A、40B中，当释放定位器时，定位元件的位置不确定的。换言之，因为抵着定位元件作用的摩擦力大于传统再定心机构的意于再定心控制定位元件的偏置力，定位元件经常不正确地被再定心。
因而，由第一曲线36表示的传统的再定心机构允许邻近定位元件的零输入位置的定位误差。
第二弹性力曲线39表示用于根据本发明的一个实施例的包括至少一个弹簧元件的再定心机构的力曲线。在零输入位置开始，第二弹性力曲线39包括超过作用在邻近零输入位置33的定位元件上的偏置力。因而，定位元件移动到非零输入位置33，并且随后释放定位元件，再定心机构的偏置力足以克服摩擦力(由摩擦力阈值38表示)，并且确保定位元件精确地再定心到真正的零输入位置33。在一方面，第二弹性力曲线39图示即使由于定位元件移动远离零输入位置，再定心机构的偏置力在定位元件的所有非零输入位置处保持大致恒定。
在另一方面，可选的第二弹性力42图示再定心机构的力在非零输入位置处能够变化。在一方面，偏置力随着定位元件移动远离零输入位置而增大。然而，即使在非零位置处的力的增大量的情况下，零位置处的初始力或者最小偏置力大于摩擦力。
因而，力曲线39图示根据本发明实施例的再定心机构将恒定相对均匀的偏置力施加到在非零输入位置和零输入位置中的定位元件，这有助于精确和准确地捕捉与定位元件有关的使用者控制输入。此外，使用者能够确信在将定位元件从非零输入位置释放时，再定心机构将使定位元件返回到零输入位置。
图3是根据本发明一个实施例的输入设备的再定心机构的俯视平面视图。如图3所示，再定心机构60包括弹簧元件62和框架64，并且构造成再定心定位元件90。在一方面，框架64包括本体70、边缘72和多个柱子74A、74B、74C和74D。本体70限定大致环状部件，该环状部件限定开口75和限定本体70外周边的边缘72。在一方面，柱子74A-74D以大致环形图案(大致对应于开口75的形状)邻近框架64的开口75布置。在一方面，柱子74A-74D在360度的圆周上以90度的间隔彼此等距离间隔开。在另一方面，柱子74A-74D设置在框架64的本体70的其它地方并且以大致非环形图案彼此相对布置。
弹簧元件62包括内部部分80和外部部分85。在一方面，弹簧元件62包括大致环状弹簧。在另一方面，内部部分80所限定的大致圆形构造成大致对应于设置在弹簧元件62的内部部分80内的定位元件90的大致圆形。在一方面，定位元件90包括定位器或者可动盘。在另一方面，定位元件90包括连接到定位器的部件。
在一方面，定位元件90从较大的盘元件160(以下在图6中图示)向上延伸，盘元件将定位元件90保持在框架64的开口75附近。
在一方面，再定心机构60的弹簧元件62和柱子74A-74D相对于定位元件90横向向外定位，并且在与定位元件90大致相同的平面中延伸，由此实现包含定位元件90和再定心机构的输入设备的超薄外形。
在一个实施例中，弹簧元件62的外部部分85限定大致圆形并且从弹簧元件62的内部部分80大致横向径向向外延伸。在另一方面，弹簧元件62的外部部分85包括非圆形形状。在一方面，弹簧元件62一般包围定位元件90。
在一个实施例中，如图3所示，弹簧元件62包括蛇形弹簧元件。在一方面，弹簧元件62包括单个整体部件。在一方面，弹簧元件62的大致蛇形形状限定多个细长折叠83的波状图案。弹簧元件62的细长折叠83包括大致连续系列的内部弯曲部分82和外部弯曲部分84，且侧壁81在相邻的内部外部部分82和外部弯曲部分84之间延伸并连接每个相邻的内部外部部分82和外部弯曲部分84。
在一方面，大致蛇形弹簧元件62通过所具有的厚度大致对应于(或者小于)定位元件90的厚度使得弹簧元件62定位成在与定位元件90大致相同的平面中延伸，来限定大致平面状元件(延伸通过单个大致水平平面)，弹簧元件不显著在定位元件90延伸的平面下或者上垂直延伸。
在另一个实施例中，除了大致平面状，弹簧元件62是经由冲压形成的单个整体元件的大致扁平板状部件，以进一步减小再定心机构的厚度或者外形。在本实施例中，大致环形弹簧元件62所具有的厚度大致等于形成弹簧元件62的各个折叠的每个侧壁的金属或者材料的厚度，使得侧壁的边缘在与定位元件大致相同的平面中延伸。在一方面，弹簧元件62通过经由精密落料冲压或者蚀刻成单个整体元件而形成。
如在图3所示，通过将弹簧元件62的若干个外部弯曲部分84围绕框架64的柱子74A-74D定位以相对于框架64可释放地固定弹簧元件62的外部部分85，而将弹簧元件62布置在第一伸展状态。如在图4中后述，弹簧元件62还包括在将弹簧置于图3所示的位置之前的松弛状态。
如图3所示，框架64的柱子74A-74D用作止动机构以防止弹簧元件62径向向内移动而完全回到其松弛状态，由此有效地形成弹簧元件62的偏置力FA，该偏置力FA其在弹簧元件62试图返回松弛状态时朝着定位元件90径向向内作用。偏置力FA的量由包括柱子74A-74D的间距、形成弹簧元件62的材料的类型或者厚度等若干参数确定。
在一方面，定位元件90的大小为其直径大致对应于处于图3的第一伸展状态下的弹簧元件62的内部部分80的直径，使得定位元件62在零输入位置处保持着可释放地接触弹簧元件62的内部部分80。因而，定位元件90的横向运动导致弹簧元件62的至少一个部分的即时相应运动。该布置使得在定位元件90远离零输入位置33(图2)的任何横向滑动移动时能够施加偏置力FA，从而确保摩擦力总是由弹簧元件62施加的偏置力抵消。
框架64的本体70中的开口75所具有的直径大于定位元件90的直径，使得定位元件90在开口75的区域内能够移动。在一方面，定位元件90相对于本体70向上垂直延伸，使得开口75阻止定位元件90横向移动超过开口75的边缘。
在另一方面，弹簧元件62具有在内部部分80(由内部弯曲部分82限定)和外部部分85(由外部弯曲部分84限定)之间的宽度，该宽度的大小大致等于弹簧元件62从图3所示的第一伸展状态横向移动到后述的图5所示的第一伸展状态的最大范围。在一方面，边沿72限定限制弹簧元件62径向向外伸展的范围的外部边界。
在另一方面，定位元件90包括本体91、外部边缘92和中心95。如图3所示，外部边缘92与弹簧元件62的内部部分80可释放地接触，并且定位元件90的中心95与定位元件90的零输入位置96(其对应于图2的零输入位置33)对齐。该零输入位置96对应于精确定心的定位元件90，并且对应于定位元件90(定位器)在定位元件90从其开始的零输入位置移动之后在弹簧元件62的偏置力FA的作用下返回的位置。
图4是根据本发明的一个实施例的弹簧元件62的局部视图。如图4所示，弹簧元件62包括多个布置成波状或者蛇形图案的折叠83。弹簧元件62的各自折叠83的每个侧壁81包括本体86和边缘88，且各个相邻侧壁81的本体86朝向彼此。在一方面，图4还示出处于松弛状态下的弹簧元件62，在该状态下，内部弯曲部分82并排地彼此紧密接触或者几乎彼此接触。相反，图3所示的弹簧元件所图示的弹簧元件处于内部弯曲部分82彼此横向间隔开的第一伸展状态。
在一个实施例中，如图4所示，弹簧元件62包括非盘簧(non-coilspring)。在一个实施例中，弹簧元件62所具有的厚度不大于定位元件90(图3)的厚度。
在另一个实施例中，图3-图5中的弹簧元件62的本体86和边缘88在大致与定位元件90延伸和滑动移动通过的平面垂直的平面中延伸。因而，在整个弹簧元件62大致平行于定位元件90并且在与定位元件90大致相同的平面中延伸的同时，弹簧元件62的每个各自单独的折叠83定向成在大致与定位元件90(图3-图7)延伸和滑动移动通过的平面垂直的平面中延伸。因而，在这方面，在图4所示的弹簧元件62包括大致平面状部件，而不包括大致扁平板状部件。
图5是根据本发明一个实施例的图4的再定心机构60的俯视平面视图，除了图示定位元件90使弹簧元件62横向向外沿着第一方向伸展到第二伸展状态的移动。该移动大致对应于使用者移动定位元件90(或者相连的定位器)以捕捉输入设备的使用者控制输入，且图5图示了再定心机构60对定位元件90的该使用者驱动的移动的响应。
如在图5中所示，在一个实施例中，定位元件90进一步包括限定孔95的内圈94。手指施加的力FB直接施加到定位元件(或者经由到定位器的连接而间接施加到定位元件)以使定位元件90在由方向力箭头FB所示的第一方向上移动。该手指施加的力FB大于弹簧元件62的偏置力FA。
尤其是，当定位元件90在(由方向力箭头FB所示)的方向上横向向外移动时，定位元件90(与弹簧元件62的内部部分80可释放的接触)的外部边缘92在将外部弯曲部分84从框架64的柱子74B径向离开的同时，迫使弹簧元件62的内部弯曲部分82彼此间隔开。如在图5所示，弹簧元件62的其余外部弯曲部分84保持着围绕其相应的柱子74A、74C和74D可释放固定到弹簧元件62的锚定侧，而弹簧元件62的与柱子74B相邻的其它侧横向向外伸展。
在释放手指施加的力FB时，由弹簧元件62施加的偏置力FA使弹簧元件62返回到图3所示的中心位置96(或者零输入位置)，在该位置，定位元件90的孔95匹配中心位置96的位置。在一方面，偏置力FA大于输入设备的部件之间的任何摩擦力以确保定位元件90返回到精确的零输入位置。在另一方面，由弹簧元件62施加的全方向分布的径向向内偏置力FA进一步确保定位元件90返回到精确的零输入位置。
在一方面，由弹簧元件62施加的偏置力FA大致对应于图2中的第二力曲线39中的力的幅度，在第二力曲线39中，超过(由摩擦力阈值38表示)的摩擦力的力与定位元件90的零输入位置33(图2)相邻。
在另一方面，定位元件90在相对于定心的零输入位置96以360度的方位的任何方向上滑动移动。弹簧元件62在除了图5所示的方向以外的方向上移动时从与多于一个柱子(例如，柱子74C和74D)的接触释放，同时保持可释放地接触着其余相应柱子(例如，柱子74A和74B)。
在另一方面，定位元件90不必全程移动以接触框架64的开口75的边缘(和抵着边沿72接触弹簧元件62的外部部分85)，因为通过定位元件90的局部移动就可以实现所需的使用者的控制输入。
因而，再定心机构60用作精确地保持中心位置、和/或精确地使定位元件90返回到中心位置。
图6是根据本发明一个实施例处于未装配状态下的输入设备100的分解组装视图。如图6所示，输入设备100包括定位器102、壳体104、再定心机构61和定位机构93。在一个实施例中，再定心机构61用作输入设备100的子组件，并且包括与参照图3-图5图示和描述的再定心机构60所具有大致相同的属性和特征，并且用类似的参考标号表示。在一个实施例中，定位机构93用作输入设备100的子组件，并且除了进一步包括盘160，还大致包括与在图-图5图示和描述的再定心机构60具有大致相同的属性和特征，并且用类似的参考标号表示。
如图6所示，定位器102是包括外圈110和内盘120的可动盘。外圈110包括大致环形圈，该圈包括大致扁平的底面112。内盘120嵌套在外圈110内，并且包括相对于外圈110的底面112凹入的底面122。定位器102的内盘120还包括具有头部126的杆124，该杆124从内盘120的底面122延伸并且与其大致垂直。在一方面，内盘120包括柔性弹性材料。
如在图6所示，壳体104包括壁140、限定外表面142和中心开口144的本体141。本体144限定大致盘形部件，且具有限定凹槽145的壁140。在一方面，杆124具有延伸通过壳体104开口144的长度，以连接在定位元件90的中心孔94内。
在一个实施例中，如图6所示，当如图7所示组装时，弹簧元件62夹在壳体104和框架64之间，且框架64和壳体104的本体141在弹簧元件62的相对端上彼此大致平行延伸。
如图6所示，定位元件93包括定位元件90和盘160。盘160连接到元件90的底部，并且具有的直径大于定位元件90的直径，使得盘160限定从定位元件90的外部边缘92径向向外延伸的表面162。在一方面，盘160的直径超过开口75的直径，以便于保持定位元件90和框架64的开口75之间的相对位置。
在一方面，定位元件90包括形状和大小为接收圆顶开关170的凹部97。当如图7所示组装时，在通过来自定位器102经由杆124的压力压着圆形开关170时，圆形开关170能够捕捉诸如输入设备10的启动功能的至少一个使用者的控制输入。
在一个实施例中，如图6所示，弹簧元件62具有的厚度(T1)不大于定位元件90的厚度(T2)。在一方面，弹簧元件62所具有的厚度(T1)显著小于定位元件90的厚度(T2)。
在另一实施例中，没有在图6-图7中示出，柱子74A-74D设置在壳体104的表面143上(例如以大致圆形图案)，而不是在框架62的本体70上(图3)，以从表面143向下突起来可释放地接合弹簧元件62的外部部分85。在所有其它方面；柱子74A-74D包括与之前参照图3-图7描述的框架64上的柱子74A-74D具有大致相同的特征和属性(例如，用作限制弹簧元件62的止动机构)。
参照图7描述和图示输入设备100的附加特征。
图7是根据本发明的一个实施例处于组装状态下的输入设备100的剖视图。如在图7中所图示，定位器102置于壳体104的顶部上，且定位器102的底面112布置成滑动接触壳体104的表面142。再定心机构61和定位元件93一起嵌套在壳体104的外壁140内。在一方面，定位元件90可相对于壳体104的内表面143可滑动移动，并且弹簧元件62可相对于壳体104的内表面143滑动移动。
在图7所示的嵌套位置中，定位器102的杆124(具有头部)延伸通过壳体104的开口144以经由中心孔94连接到定位元件90。该连接用于相对于壳体104大致维持定位器102的垂直位置，并且相对于壳体104大致维持定位机构93和再定心机构61的垂直位置。
在一方面，经由手指压力使定位器102在横向向外方向上相对于壳体104的运动导致了定位元件90的直接的相应的运动。再定心机构61的弹簧元件62允许如图5所示的这样的运动，但是只要手指压力一从定位器102释放，就施加大致连续偏置力FA到定位定位元件90上，以使定位元件90回到零输入位置96(图3-图5)。图7还示出定位器102的内圈120的底面122和定位元件90的表面91之间的间距、以及内圈120的底面122与壳体104的表面142之间的间距。当下压定位器102启动开关170时，该间距使得内圈120能够向下移动小距离。
在一个实施例中，盘160是导电元件，输入设备100可安装到印刷电路板180，该印刷电路板180包括集成电路，该集成电路包括与盘160相关联的电极(例如，电极184A、184B)，以用于电容感测盘160相对于多个位置电极(例如，184A、184B)的位置。类似于电极184A、184B的附加位置电极处于图示清楚的目的而没有示出。
在一方面，输入设备100一般对应于单个毂的布置，其中，输入设备100的壳体104相对于印刷电路板180有效地包含了输入设备100的部件，而在壳体104和印刷电路板180之间没有第二毂。该单毂布置结合便携式电子设备时，进一步有助于输入设备100的超薄外形或者小的形状因子。
在一方面，如图7所示，定位元件90、弹簧元件62和止动机构(例如，柱子74A-74D)在彼此大致相同的平面(由线A大致表示)中延伸，且弹簧元件62和柱子74A-74D相对于定位元件90径向和横向向外延伸。
图8是根据本发明一个实施例的再定心机构300的立体图。在一个实施例中，再定心机构300包括弹簧元件302和框架304。在一个实施例中，如之前参照图3-图7描述，除了弹簧元件302具有的形状与弹簧元件62的形状不同，弹簧元件302和框架304包括与弹簧元件62和再定心机构60的框架64大致相同的特征和属性。在一个方面，如同弹簧元件62，弹簧元件302包括大致平面状部件，并且在另一方面，弹簧元件302包括大致平面状部件和大致扁平板状部件的两者。
如在图8所示，弹簧元件302包括内部部分310和外部部分312。内部部分310限定大致圆形形状，该形状构造成大致对应于设置在内部部分310内的定位元件316的大致圆形形状。在一方面，定位元件316包括与参照图3描述的定位元件90大致相同的特征和属性。因而，在一方面，弹簧元件302的内部部分310大致包围定位元件316。
在一方面，弹簧元件302的外部312限定大致圆形形状，并且从弹簧元件302的内部部分310并且在与内部部分310大致相同的平面中大致横向径向向外延伸。在一个实施例中，弹簧元件312包括蛇形弹簧元件，该蛇形弹簧元件包括限定多个折叠315的波状图案的大致连续的整体部件。该弹簧元件302的折叠315包括大致连续系列的内部弯曲部分320和外部弯曲部分322，且侧壁321在相邻对的各个内部弯曲部分320和外部弯曲部分之间延伸。
在一方面，弹簧元件302包括大致圆形弯曲部分324A-324D的阵列，且每个大致圆形弯曲部分周期性置于相邻对的细长折叠315之间。在一方面，各个大致圆形弯曲部分324A-324D在360度的圆周上间隔约90度，且每个相应的弯曲部分324A-324D的位置对应于相应柱子324A-324D中一个。在一方面，每个相应的大致圆形弯曲部分324A-324D的大小和形状为在径向向外方向上远离相应的柱子(例如，柱子324A)中一个柱子滑动或者相对于其切向滑动。在一个示例中，当定位元件316径向向外远离柱子336A移动时，弯曲部分324A从柱子336A径向向外移动，同时其余相应大致圆形弯曲部分324B和324D的两个相对于相应的柱子(例如，柱子336B和336D)的两个切向滑动。当弹簧元件302在特定的方向上伸展时，该装置在整个弹簧元件302上产生更均匀的应力分布。
在一方面，弹簧元件302所具有的大致圆形弯曲部分(例如，弯曲部分324A-323D)的数量可以比图8所示的多或者少。
在另一方面，如图8所示，每个折叠315具有宽度(W1)，并且每个弯曲部分324A-324D具有宽度(W2)，该宽度显著大于各个折叠315的宽度W1。
在一方面，框架304包括与之前参照图1-图7描述的框架64大致相同的特征和属性。因而，框架304包括本体330、外部边沿332和多个柱子336A-336D。本体330限定了限定开口334和外部边沿338的大致环形部件，外部边沿338限定本体330的外周边。在一方面，柱子336A-336D以大致圆形图案邻近于框架304的开口334设置，该圆形图案大致对应于开口304的形状。在一方面，柱子336A-336D在360度圆周上以大致90度彼此等距离间隔开。在另一方面，柱子336A-336D设置在框架304的本体330的其它地方，并且彼此相对布置成大致非圆形图案。
如在图8所示，通过绕框架304的相应柱子336A-336D将弹簧元件302的锚定弯曲部分324A-324D定位成相对于框架304可释放固定弹簧元件302，而将弹簧元件302布置成第一伸展状态。在一方面，以大致类似于图3-图5所示的弹簧元件62的方式，弹簧元件302还包括在置于图8所示的位置之前的松弛状态。
如图8所示，框架304的柱子336A-336D抵靠弹簧元件302的外部部分312的止动机构以防止弹簧元件302回到其松弛状态，由此有效地形成当弹簧元件302试图回到松弛状态时朝向定位元件316径向向内作用的弹簧元件302的偏置力FA。偏置力FA的量由包括柱子336A-336D的间距、形成弹簧元件62的材料的类型和厚度等。在一方面，柱子336A-336D在与弹簧元件302大致相同的平面中延伸，并且直接符合弹簧元件302的偏置力。
在一个实施例中，弹簧元件302是大致扁平部件，该部件所具有的垂直厚度大致等于形成弹簧材料302的材料厚度。在一方面，每个弯曲部分(例如，弯曲部分324A)的各个边缘和弹簧元件302的折叠315在相同的大致水平的平面中延伸，并且大致平行于定位元件316延伸并且滑动移动通过的大致水平平面延伸。在一方面，该弹簧元件302通过将材料冲压(例如，精密落料)或者蚀刻成弹簧元件302的形式而形成，由此实现作为的单个整体部件的弹簧元件302的大致扁平板状构造。
在另一方面，弹簧元件302为不是大致扁平的大致平面状部件。
在一方面，弹簧元件302具有的厚度不大于(例如，大致等于或者小于)定位元件316的厚度。在另一方面，弹簧元件302所具有的厚度显著小于定位元件316的厚度。弹簧元件302的相对小的厚度有助于再定心机构的超薄外形，并且因此有助于包括再定心机构300的输入设备整体的超薄外形。
图9是根据本发明一个实施例的再定心机构350的立体图。在一个实施例中，如之前参照图3-图7描述，除了弹簧元件352包括不同的形状之外，再定心机构350包括弹簧元件352和框架354，且再定心机构350包括与再定心机构60大致相同的特征和属性。在一方面，如同弹簧元件62，弹簧元件352包括大致平面状部件，并且在另一方面，弹簧元件352包括大致平面状部件和大致扁平板状部件。
如在图9中所示，框架354包括本体360、内部边沿362和外部边沿364。在一方面，内部边沿362和外部边沿364一起限定本体360中的凹部366。本体360限定了限定开口367的大致环形部件。在一方面，内部缘部362限定大致对应于开口367的形状的大致圆形图案。在另一方面，内部边沿362设置在框架354的本体360的其它地方并且布置成大致非圆形图案。
弹簧元件352包括内部部分380和外部部分382。内部部分380限定大致圆形，该大致圆形构造成大致对应于设置内部部分380内的定位元件383的大致圆形形状。在一方面，此定位元件383包括与参照图3-图7描述的定位元件90大致相同的特征和属性。因而，在一方面，弹簧元件352大致包围定位元件383。
在一方面，弹簧元件352的外部部分382限定大致圆形形状并且从弹簧元件352的内部部分380大致横向径向向外延伸。在一个实施例中，弹性元件352包括蛇形弹簧元件，该蛇形弹簧元件包括大致连续整体部件，该部件限定大致连续(例如，多个)折叠385，该折叠385以大致并排波状图案彼此延伸。每个折叠385包括一对臂386，该臂386彼此大致平行延伸。弹簧元件352的折叠385包括波状图案，该波状图案包括内部弯曲部分390和外部弯曲部分392，且臂(或者本体)391在相邻的内部弯曲部分390和外部弯曲部分392之间延伸。
在一方面，弹簧元件352具有的厚度不大于(即，大致等于或者小于)定位元件383的厚度。在另一方面，如图9所示，弹簧元件352具有的厚度显著小于定位元件383的厚度(T3)。
在一方面，弹簧元件352的内部弯曲部分390是限定180度曲线的大致弧形。在另一方面，弹簧元件352的每个外部弯曲部分392是大致矩形，且外部弯曲部分392的多个构造成凸缘(例如，突起部件)，该凸缘大致垂直于弹簧元件352的折叠385的本体391延伸以相对于框架354的内部边沿362可释放固定(或者钩住)弹簧元件352的外部部分382。因而，框架354的内部边沿362结合弹簧元件352的外部弯曲部分392限定的凸缘用作止动机构，以防止弹簧元件352相对于定位元件383进一步径向向内移动，并且允许弹簧元件相对于框架354的内部边沿362径向向外移动。
在一方面，弹簧元件352的每个折叠385的内部弯曲部分390和本体391在与定位元件383大致相同的平面中延伸，而各个外部弯曲部分392(限定凸缘)大致垂直于定位元件383延伸和滑动移动的平面延伸。
在另一个实施例中，未在图9中图示，几乎所有的弹簧元件352大致在单个平面中延伸，使得外部弯曲部分392大致平行于内部弯曲部分390并且在与内部弯曲部分390大致相同的平面中延伸。在本实施例中，弹簧元件352包括多个突出部，该突出部限定在弹簧元件352的若干个外部弯曲部分392上，以可释放地接合(例如，钩住)框架354的内部边沿362。每一个突出部大致垂直于弹簧元件352大致延伸通过的平面延伸，并且突出部以大致圆形图案绕弹簧元件352的外部形成，以接合框架354的内部边沿362。在一方面，突出部分别具有与参照图12A-12B和图13A-13B图示和描述的突出部516和/或突出部566大致相同的形状。
因而，弹簧元件352包括至少一个突起部件，该突起部件呈从若干个外部弯曲部分392突起的突出部的形式(诸如，图12A-12B中的突出部516)，或者呈如图9所示的外部弯曲部分392的凸缘的形式，该突起部件用于可释放接合框架352的内部边沿362。
如图9所示，通过绕框架354的内部边沿362定位弹簧元件352的几乎所有外部弯曲部分392以相对于框架354可释放地固定弹簧元件352的外部弯曲部分382，而将弹簧元件352布置在第一伸展状态。在一方面，以大致类似于图3-图5所示的弹簧元件62的方式，弹簧元件302还包括在将其置于图8所示的位置之前的松弛状态。
如在图9中所示，框架354的内部边沿362阻止弹簧元件352回到松弛状态，由此有效地形成当弹簧元件352试图回到松弛状态时朝向定位元件383径向向内作用的弹簧元件352的偏置力FA。偏置力FA的量由包括框架354的内部边沿362的直径以及形成弹簧元件352的材料类型和厚度等若干参数确定。
在一方面，处于第一伸展状态(如图9所示)的弹簧元件352的内部部分380的直径的大小大致对应于定位元件383直径，使得定位元件383在零输入位置保持可释放地接触弹簧元件352。因而，定位元件383的横向移动导致弹簧元件352的至少一部分的即时的相应的移动。该布置使得在定位元件383远离零输入位置33(图2)的任何横向滑动移动时施加偏置力FA以确保摩擦力总是被由弹簧元件352施加的偏置力抵消。
框架354的本体360的开口367所具有的直径大于定位元件383的直径以使得定位元件383在开口367的区域内移动。
在一方面，外部边沿364限定了限制弹簧元件352径向向外伸展范围的外部边界。
在另一方面，定位元件383包括本体394和外部边缘395。如在图9中所示，外部边缘395与弹簧元件352的内部部分380可释放地接触，以使得定位元件383的中心与零输入位置(对应于图2的零输入位置33和图3的零输入位置96)对齐。该零输入位置对应于精确定心的定位元件383，并且还对应于在定位元件383从开始的零输入位置移动之后在弹簧元件352的偏置力FA的作用下定位元件383(或者定位器)将返回的位置。
图10是根据本发明一个实施例的输入设备400的立体图。如图10所示，输入设备400包括再定心机构402和滑臂401A、401B。每个相应的滑臂401A、401B的横向移动单独地或者一起使定位器409移动，定位器409可连接到诸如定位器102(图6-图7)的定位器。因而，滑臂401A、401B一起用作起着类似于定位元件90(图2-图7)的作用，除了它们限定两个部分的定位机构，而不是限定单个定位元件。每个滑臂401A、401B布置成沿着单个轴线滑动移动，且相应滑臂401A、401B布置成彼此大致垂直。
再定心机构402包括壳体403，壳体403包括边沿405、本体406和从本体406大致向上延伸的锚定部410。在一方面，锚定部410彼此等距离布置成大致方形图案，并且每个锚定部410邻近于壳体403的边沿405布置。再定心机构402还包括多个弹簧机构420，且每个相应弹簧机构420安装在其中一个相应的锚定部410上。每个弹簧机构420包括盘簧底座422和一对从盘簧底座422径向向外延伸的臂424。在图10所示的位置中，每个弹簧机构420被偏置以使各个臂424朝着壳体403的中心部分径向向内移动。如图10所示，单个弹簧机构420的每对臂424彼此大致垂直延伸。在一方面，每个相应臂424具有的长度大小使每个臂424的端425部能够接触每个相应滑臂401A、401B的一端。在另一方面，如图10所示，每个相应臂424具有的长度大小使得相对定向的相邻臂424的端部425在邻近于滑臂401A、401B的每个相应端部(404A、404B、407A、407B)处彼此重叠。
在一个实施例中，壳体403还包括内壁440，且每个内壁440包括相对端部442。如图10所示，壁440的每个相对端部442用作止动机构，以阻止弹簧机构420的每个相应臂424进一步向内移动。然而，在静止的状态下每个臂424保持与每个定位元件401A、401B的一端425大致连续接触。在定位元件被弹簧机构420的臂424逆着偏置力FD施加的手指压力径向向外移动时，至少一个臂424保持与定位元件404A、404B的端部接触。
当定位器409对角地移动时(例如，与任一个滑臂401A、401B的纵向轴线正交)，那么滑臂401A和滑臂401B两者沿着它们的轴线滑动移动。在一个实施例中，在定位器409移动时，滑臂401A的端部404A和滑臂401B的端部407B抵着相应弹簧机构420的相应相邻臂424的端部425横向向外移动。每个弹簧机构420抵着滑臂401A、401B施加偏置力FB，以提供滑臂401A、401B的受控移动，并且在手指施加的压力一从滑臂401A和401B解除时就使滑臂401A和401B回到中心位置。
由臂424提供的偏置力FD由壁440(即，止动机构)的两端442调节，并且大致对应于由图3所示的第一力曲线39所表示的偏置力。该偏置力图使得定位器409经由滑臂401A、401B的滑动移动而能够精确的定心和再定心，由此使得能够经由输入设备400精确捕捉使用者输入。
图11是根据本发明一个实施例的包括弹簧部件476的再定心机构475的局部俯视平面视图。在一个实施例中，再定心机构475的弹簧部件476包括与弹簧元件62(之前参照图3-图7描述的)大致相同的特征和属性，除了弹簧部件476具有不同大小和不同形状的折叠477、478、480A-480D。此外，在一个实施例中，再定心机构475包括大致矩形框架494，该框架494包括侧壁497、498和角部496。在一方面，框架494包括与图3-图7中的框架64大致相同的特征和属性，除了框架494具有大致矩形形状和再定心机构的框架的不同布置的柱子。在另一方面，再定心机构475结合到输入设备中，该输入设备除了布置成限定大致矩形输入设备的部件(例如，壳体104)以外，与图6-图7中的输入设备大致相同。
如图11所示，在一个实施例中，大致环形弹簧部件476包括布置成波状或者蛇形图案的大致连续系列或者多个折叠477、478、480A-480D(出于清楚的目的没有示出弯曲部分480C、480D)。在一方面，弹簧部件475包括由各个折叠(即，折叠477、478、479和480A-480D)的内部弯曲部分486限定的内部部分482和由各个折叠477、478、479和480A-480D的大致矩形外部弯曲部分488限定的外部部分484。在一方面，弹簧部件476包括大致平面状部件。在另一方面，除了是大致平面状部件，弹簧部件476限定大致扁平板状部件。
在一个实施例中，每个折叠477、478和480A-480D包括内部弯曲部分486和外部弯曲部分488，且侧壁在每个相应折叠的内部弯曲部分486和外部弯曲部分488之间延伸。因而，在一方面，每个相应折叠477具有侧壁489A，而每个相应折叠478具有侧壁489B。每个相应折叠479具有侧壁489C，而每个相应的折叠480A-480D具有侧壁489D。在一方面，折叠480A-480D的侧壁489D具有的长度显著大于折叠477的侧壁489A、折叠478的侧壁489B和折叠479的侧壁489C的长度。该布置使得柱子392A布置到框架的角部496中，且折叠480A、480D具有到达布置在角部的柱子392A的较长的长度。在另一方面，弹簧部件476的折叠480A-480D(以类似于图8的弯曲部分324A-324D的方式相对于360度圆周)间隔开约90度，使得折叠480A-480D的位置和方位大致对应于大致矩形的框架494的角部。
因而，具有选定的折叠(480A-480D，其具有显著较长长度)的弹簧外形使得将弹簧布置到大致矩形框架中，以适应一些便携式电子设备的布局。
此外，布置在弹簧部件476上的折叠480A-480D的每个相应侧壁489A-489D具有与其它侧壁489A-489D不同的长度，使得折叠477、478、479、480A-480D的长度(从内部部分482延伸到外部部分484)从最短到最长变化。在一方面，侧壁489D是最长，并且侧壁489A是最短，且侧壁478和479具有中等的长度。因而，弹簧部件476的外部部分484沿着其周边限定峰-谷-峰外形，且折叠477在由折叠480A和480D限定的各个峰之间限定谷。在一方面，该布置使得在最长折叠480A-480D进入框架494的角部496的同时，弹簧部件476的由大致最短折叠477(与折叠480A、480D相比)限定的谷匹配大致矩形框架494的大致直线侧497、498。以此方式，弹簧部件476的外部部分484构造成大致对应于大致矩形框架494的几何形状。
相应折叠477-480D的长度变化和每个相应折叠477-480D包括相对宽的大致矩形外部弯曲部分488的这样的布置使得能够增大弹簧部件476的总长度，这反过来降低了弹簧部件476上的总应力。
在一方面，大致细长形状的每个折叠477、478、479和480A-480D和弹簧部件475的大致矩形外部弯曲部分488允许各个折叠480的每个外部弯曲部分488在类似于由图5中弹簧元件62的方向力箭头FB表示的方向的径向向外的方向上滑动移动。此外，在一个实施例中，折叠480的外部弯曲部分488具有的宽度(X6)显著大于柱子492A(诸如，图3中的柱子74A)的直径。在另一方面，外部弯曲部分488的宽度(X6)大致对应于相应柱子492A的直径。
最后，在另一个实施例中，大致矩形框架494用类似于图3-图7的框架64(即，具有大致环形，且长折叠480A-480D绕诸如图3-图7中的框架64的柱子72A的柱子可释放地固定)代替。
图12A是根据本发明一个实施例的再定心机构500的一部分的局部俯视平面视图。如在图12A中所示，再定心机构500包括框架64，框架64与之前在图3-图7中描述的框架64除了用形成在框架64的本体70中的相应槽502代替柱子74A-74D之外大致相同的。在一方面，每个相应的槽502定向在与弹簧部件(类似于图3的弹簧元件62、图8的弹簧部件302或者图11的弹簧部件476等)的相应折叠510的径向向外运动大致平行的方向上(由方向箭头XR表示)。在一方面，槽502定位在开口75和框架64的外部边沿72之间。在另一方面，再定心机构500包括弹簧部件(如同弹簧元件62)的多个折叠510，且每个折叠510包括一对侧壁514，该对侧壁514在弹簧部件的外部部分处由端壁513连接。
如图12B所示，端壁512包括突起部516，其大致垂直于框架64的本体79延伸通过的平面(也是弹簧部件的相应折叠510和定位元件(例如，图3中的定位元件90)滑动移动通过的平面)突起。突起部516的大小和形状为可滑动容纳在框架64的槽502中，由此使得弹簧部件的折叠510的外部部分能够沿着槽502径向向内和向外滑动移动。在一方面，如图12B所示，线Z图示突起部516径向向内滑动移动的极限，因而也图示了弹簧部件的外部部分的折叠510的径向向内滑动运动的极限。因而，弹簧部件的折叠510的突起部516和再定心机构500的框架64的槽502一起用作止动机构，以限定弹簧部件相对于输入设备的定位元件的再定心机构的框架径向向内和向外移动的范围。
在一个实施例中，如图12A-12B所示，槽502具有的宽度WS大致对应于突起部516的宽度。然而，在另一个实施例中，槽502具有的宽度WS显著宽于突起部516的宽度。因而，在一方面，槽502具有的宽度WS一般对应于(或者略宽于)折叠510的宽度WL，使得突起部516除了在径向向内和径向向外方向(由方向箭头XR表示)移动之外还在槽502中横向移动。
图13A表示根据本发明一个实施例的再定心机构500的一部分的局部仰视平面图。如图13A所示，再定心机构550包括的壳体104与之前在图6-图7中描述的壳体104除了用形成在壳体104的表面143中的相应槽552代替如图6-图7中的框架64的柱子74A-74D之外大致一样。在一方面，每个相应槽552定向在大致平行于弹簧部件(类似于图3的弹簧部件62)的相应折叠560的径向向外移动的方向(由方向箭头XR表示)上。在一方面，槽552位于相对于壳体104的侧壁140径向向内的位置。在另一方面，再定心机构550包括弹簧部件(如同弹簧元件62)的多个折叠，且每个折叠550包括一对侧壁564，该对侧壁564在弹簧部件的外部部分处由端壁562连接。如在图13B中图示，端壁562包括突起部566，该突起部566大致垂直于壳体104的表面143延伸通过和弹簧部件的相应折叠550和定位元件(例如，图3中的定位元件90)滑动移动通过的平面突起。突起部566的大小和形状使得突起部566可滑动容纳在壳体104的槽552内，由此使得弹簧部件的折叠550的外部部分能够沿着槽552径向向内和向外滑动移动。在一方面，如图13B所示，线Z图示突起部566的径向向内滑动移动的极限，因而也图示了弹簧部件的外部部分的折叠550的径向向内滑动移动的极限。因而，弹簧部件的折叠500的突起部566和再定心机构550的壳体104的槽562一起用作止动机构，以限定弹簧部件相对于输入设备的再定心机构的框架的径向向内和向外移动的范围。
在一个实施例中，如图13A-13B所示，槽552具有的宽度WS大致对应于突起部566的宽度。然而，在另一个实施例中，槽552具有的宽度WS显著宽于突起部566的宽度。因而，在一方面，槽552具有的宽度大致对应于(或者略宽于)折叠510的宽度WL，使得突起部516除了在径向向内和径向向外方向(由方向箭头XR表示)移动之外还在槽552中横向移动。
图14A-14C是根据本发明一个实施例的各种弹簧部件的剖视图。在一个实施例中，如图14A所示，再定心机构的弹簧部件62的多个折叠83的一个折叠83包括一对侧壁81，且每个折叠83包括与之前参照图3-图7描述的具有大致相同的特征和属性(例如，侧壁81、边缘88和面86)。在一方面，当邻近定位元件而定位时，每个侧壁81的横截面区域的纵向轴线(由线A表示)在大致垂直的平面(由方向指示标记中的V表示)中并大致垂直于大致水平平面(由方向标记中的H表示)延伸。每个侧壁81限定大致矩形横截面，并且所具有的高度Z1大致等于或者小于定位元件(例如，图3-图7中的定位元件90)的厚度。在一方面，弹簧部件相对于大致水平平面(定位元件延伸通过的平面)的大致垂直横截面定向提供相对较低量的弹簧部件上的应力。
在一个实施例中，如图14B所图示，再定心机构的弹簧部件352的折叠385所包括的特征和属性(例如，一对臂386)与之前参照图9描述的大致相同。在一方面，当邻近定位元件而定位时，折叠385的每个臂386的横截面区域的纵向轴线(由线A表示)在大致水平平面(由方向标记中的H表示)中并且大致垂直于大致水平平面(由方向标记中的H表示)延伸。每个臂386具有大致矩形横截面，并且具有的厚度或者高度Z1大致等于或者小于定位元件(例如，图9中的定位元件383)的厚度。在一方面，每个臂386包括面604和边缘606。在一方面，图14B中的折叠385的臂386的厚度Z2显著小于图14A中的每个折叠83的侧壁81的厚度Z1。在另一方面，如图14B所示，弹簧部件相对于大致水平平面(定位元件延伸通过的平面)的大致水平横截面定向提供稍多的弹簧部件上的应力，但是实现了更薄外形的输入设备，这是因为弹簧部件相对于图14A的弹簧部件(其具有大致垂直横截面定向)具有更小的厚度。在一方面，该实施例大致对应于大致扁平板状弹簧部件。
在一个实施例中，如图14C所示，再定心机构的大致环形、大致平面状的弹簧部件的折叠包括与之前参照图1-14B描述的那些弹簧部件大致相同的特征和属性，除了该弹簧部件的每个折叠620的臂622具有大致圆形横截面区域之外。在一方面，当邻近定位元件而定位时，弹簧部件的每个相应折叠620的每个臂622在大致相同的平面中、并且大致平行于定位元件(例如图3中的定位元件)延伸通过的大致水平平面(由标记H表示)延伸。
通过提供构造成精确地使定位元件再定心的输入设备，本发明的实施例提供增强的移动计算体验。以足够幅度施加再定心机构的偏置力以克服影响定位元件的摩擦力，以确保定位元件确定地回到运动区域中的适合的开始位置。弹簧部件和/或再定心机构的止动机构定位在于定位元件大致相同的平面中，并且其大小分别实现超薄外形以生产具有适合便携式电子设备的小的形状因子的输入设备。
尽管此处已经图示和描述了具体的实施例，本领域的技术人员理解到在不脱离本发明的范围的情况下各种可选和/或等同的实施例可以代替所图示和描述的具体实施例。本申请意在覆盖此处论述的具体实施例的更改或者变形。因而，可以认为本发明仅仅由权利要求和其等同物限定。
权利要求
1.一种输入设备，用于捕捉电子设备的使用者控制输入，所述输入设备包括定位元件，其包括大致盘形部件；和大致环形弹簧部件，所述弹簧部件呈大致平面状，并且限定大致蛇形图案，所述弹簧部件相对于所述定位元件横向向外定位以大致包围所述定位元件，并且构造成朝着所述定位元件径向向内施加偏置力。
2.根据权利要求1所述的输入设备，还包括可动的定位器；和壳体，其包括限定定位器的移动区域的接触面，并且支撑所述定位器的滑动移动，所述接触面包括开口，所述壳体至少部分包含所述定位元件和所述弹簧部件，其中，所述定位元件经由所述壳体的所述接触面的所述开口连接到所述定位器。
3.根据权利要求1所述的输入设备，其中，所述弹簧部件在与所述定位元件大致相同的平面中延伸，所述输入设备还包括止动机构，其在与所述定位元件和所述弹簧部件大致相同的平面中延伸，并且所述止动机构从所述定位元件横向向外定位，并且构造成可释放地接合所述弹簧部件，以限制所述弹簧部件抵靠所述定位元件的径向向内移动。
4.根据权利要求3所述的输入设备，其中，所述弹簧部件包括内部部分和外部部分，所述内部部分和所述外部部分在彼此大致相同的平面中延伸，并且所述外部部分与所述内部部分横向向外间隔开，其中，所述内部部分构造成可释放地接触所述定位元件，并且其中，所述外部部分构造成可释放地接触所述止动机构，以允许所述弹簧部件相对于所述止动机构的径向向外的移动，并且阻止所述弹簧部件相对于所述止动机构的径向向内的移动。
5.根据权利要求4所述的输入设备，其中，所述弹簧部件的所述蛇形图案限定大致连续系列的细长折叠，所述折叠布置成大致波状图案。
6.根据权利要求5所述的输入设备，其中，所述止动机构包括大致环形框架，所述框架包括多个布置成大致圆形图案的柱子，所述多个柱子大致包围所述定位元件，并且从所述定位元件横向向外间隔开，其中，邻近所述弹簧部件的所述外部部分的至少一个相应折叠可释放地接合所述相应柱子中的一个柱子。
7.根据权利要求6所述的输入设备，其中，所述弹簧部件包括大致圆形外部弯曲部分阵列，且每个大致圆形外部弯曲部分置于相邻对的所述细长折叠之间，其中，每个相应大致圆形外部弯曲部分对应于所述相应柱子中的一个柱子，其中，每个相应大致圆形弯曲部分的大小和形状为使得在以下当中至少一个方向中滑动远离所述相应柱子的径向向外方向；和相对于所述相应柱子的横向方向。
8.根据权利要求5所述的输入设备，其中，所述弹簧部件的所述外部部分包括至少一个突起部，所述至少一个突起部大致垂直于所述平面突起，且所述弹簧部件和所述定位元件大致延伸通过所述平面。
9.根据权利要求5所述的输入设备，其中，所述止动机构包括至少一个槽，所述槽定向在大致平行于所述弹簧部件的所述径向向外移动的方向上，并且所述弹簧部件的所述至少一个突起部可滑动容纳在所述槽内，其中，所述至少一个槽形成在以下当中的至少一个中所述壳体；和大致环形框架，其相对于所述弹簧部件设置在与所述壳体相对的一侧上。
10.根据权利要求5所述的输入设备，其中，所述弹簧部件的所述相应折叠包括第一多个折叠，其具有第一长度；和第二多个折叠，其具有第二长度，所述第二长度显著大于所述第一长度，其中，所述第二多个折叠的至少一个相应折叠置于所述第一多个折叠的至少一对所述相应折叠之间，使得邻近所述第二多个折叠的所述至少一个相应折叠的所述弹簧部件的所述外部部分所具有的直径比邻近所述第一多个折叠的所述相应折叠的所述弹簧部件的所述外部部分的直径大。
11.根据权利要求10所述的输入设备，其中，所述止动机构包括大致矩形框架，所述框架包括多个柱子，每个相应柱子邻近所述框架的每个角部布置，所述多个柱子大致包围所述定位元件，并且从所述定位元件横向向外间隔开，其中，所述框架的每个相应柱子支撑所述第二多个折叠的所述至少一个相应折叠绕所述相应柱子可释放接合。
12.根据权利要求5所述的输入设备，其中，所述弹簧部件包括大致扁平板状部件。
13.根据权利要求12所述的输入设备，其中，所述弹簧部件具有的厚度不大于所述定位元件的厚度。
14.根据权利要求12所述的输入设备，其中，所述弹簧部件的所述外部部分包括在所述相应折叠的多个外部弯曲部分上的至少突起部件，且所述相应外部弯曲部件的所述至少突起部件大致垂直于所述弹簧部件的每个相应折叠的本体延伸。
15.根据权利要求14所述的输入设备，其中，所述止动机构包括大致环形框架，所述框架通过内部边沿限定开口，并且其中，所述内部边沿构造成可释放地容纳所述弹簧部件的所述至少一个突起部件，以阻止所述弹簧部件进一步径向向内移动，并且允许所述弹簧部件相对于所述止动机构的所述框架的内部边沿径向向外移动。
16.根据权利要求5所述的输入设备，其中，所述弹簧部件的所述相应折叠的横截面区域包括以下当中至少一个大致垂直定向的矩形横截面、大致水平定向的矩形横截面和大致圆形横截面。
17.一种将用于电子设备的输入设备的定位器再定心的方法，所述方法包括在壳体的接触面上滑动移动定位器；通过所述壳体内的定位元件限制所述定位器的横向移动，所述定位元件经由所述壳体的所述接触面中的开口连接到所述定位器；通过弹簧部件朝着所述定位元件径向向内大致连续施加偏置力，所述弹簧部件是大致平面状元件，并且与所述定位元件在大致相同的平面中延伸，所述偏置力在所述定位元件相对于所述弹簧部件滑动移动时作用在所述定位元件上；和经由止动机构限制所述弹簧部件径向向内移动抵靠所述定位元件，所述止动机构从所述定位元件横向向外定位，并且与所述定位元件和所述弹簧部件在大致相同的平面中延伸。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，径向向内大致连续施加偏置力的步骤包括布置具有内部部分和外部部分的所述弹簧部件，所述内部部分可释放地接触所述定位元件，并且所述外部部分相对于所述内部部分径向向外延伸，所述弹簧部件具有的厚度不大于所述定位元件的所述厚度。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，限制所述弹簧部件移动的步骤包括布置大致环形框架以支撑所述弹簧部件相对于所述框架的本体的滑动移动；和布置所述止动机构，使得至少一个突起部件以大致圆形图案在所述框架的所述本体上延伸，以接合所述弹簧元件的所述外部部分，以限制所述弹簧元件的径向向内移动，并且允许所述弹簧元件相对于所述至少一个突起部件的径向向外移动。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述至少一个突起部件包括以下当中至少一个多个柱子，其中，所述弹簧部件的所述外部部分包括多个弯曲部分，所述弯曲部分的大小和形状使得每个相应弯曲部分绕所述框架的所述相应柱子中的一个延伸；和内部边沿，其大致绕所述框架的内部开口延伸，其中，所述弹簧部件包括在所述弹簧部件的所述内部部分和所述外部部分之间延伸的本体，所述外部部分包括大致垂直于所述弹簧部件的所述内部部分和所述本体延伸的凸缘。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，施加偏置力步骤包括提供大致盘形框架，并且所述定位元件包括可沿着所述框架滑动移动的至少一个滑臂；布置所述至少一个弹簧元件，使得至少一个扭矩弹簧锚定到所述框架，以将所述扭矩弹簧的臂定向成大致垂直于所述滑臂延伸，并且可释放地接触所述至少一个滑臂的端部；其中，限制所述至少一个弹簧部件的径向向内移动的步骤包括在所述框架上布置止动部件，使所述扭矩弹簧的所述臂邻近于所述滑臂的所述端部可释放地接触所述止动部件，所述止动部件构造成响应于所述滑臂的横向向外滑动移动，允许所述扭矩弹簧的所述臂和所述弹性臂的所述手指的径向向外移动。
22.一种输入设备，其用于便携式电子设备，包括可动盘，其包括导电元件和非导电元件中至少一个；壳体框架，构造成支撑所述可动盘的滑动移动；和再定心机构，其在与所述可动盘滑动通过的平面大致相同的平面中朝着所述可动盘施加非零偏置力，所述偏置力径向向内朝着所述可动盘大致连续施加，并且在所述可动盘相对于所述再定心机构滑动移动时作用在所述可动盘上，其中，所述偏置力超过所述可动盘和所述壳体框架的所述接触面之间的摩擦力，其中，所述再定心机构包括至少一个弹簧元件，其相对于所述壳体框架滑动移动，并且包括可释放地接触所述可动盘的内部部分、和从所述内部部分横向向外间隔开的外部部分，所述至少一个弹簧元件在与所述可动盘大致相同的平面中延伸；和限制机构，其定位在所述可动盘横向外侧，并且在与所述可动盘大致相同的平面中延伸，所述限制机构大致定位在至少一个弹簧元件的所述内部部分的横向外侧，并且定位成允许可释放地接触所述至少一个弹簧元件的所述外部部分。
23.根据权利要求22所述的输入设备，其中，所述至少一个弹簧元件包括大致环形弹性部件，所述弹性部件所具有的厚度不大于所述定位元件的厚度，并且所述弹性部件限定绕所述弹性部件的周边延伸的一系列细长折叠。
24.根据权利要求23所述的输入设备，其中，所述限制机构包括用于至少部分支撑所述至少一个弹簧元件的框架，所述限制机构包括至少一个突起部件，所述突起部件布置成大致同心围绕所述可动盘并且与所述可动盘间隔开，以用于可释放地接合所述至少一个弹簧元件的所述外部部分，由此允许所述弹簧元件的径向向外移动，并且阻止所述弹簧元件的径向向内移动。
25.根据权利要求22所述的输入设备，还包括壳体，其包括接触面和开口；和定位器，其可滑动地支撑在所述壳体的接触面上，并且经由所述壳体中的所述开口连接到所述可动盘，所述定位器连接到所述可动盘以产生所述定位器和所述可动盘的所述横向运动之间的直接一对一的对应。
全文摘要
本发明公开了一种输入设备，该输入设备包括定位元件和弹簧元件。定位元件包括大致盘形部件。弹簧部件是呈大致平面状且限定大致蛇形图案的大致环形弹簧部件，弹簧部件相对于所述定位元件横向向外定位并且构造成朝着所述定位元件径向向内施加偏置力。
文档编号G06F3/033GK101059732SQ20071009695
公开日2007年10月24日 申请日期2007年4月19日 优先权日2006年4月19日
发明者乔纳·A·哈利, 罗伯特·E·威尔逊, 阿瑟·斯坦利·伯瑞翰, 乔尔·F·詹森, 孙红吉 申请人:安华高科技Ecbu Ip(新加坡)私人有限公司