控制電子設備的跟蹤球裝置以及生產方法
2023-05-29 04:07:26
專利名稱：控制電子設備的跟蹤球裝置以及生產方法
技術領域：
本發明涉及一種電子設備的控制裝置，特別涉及一種通常稱為「跟蹤球(track ball)」的裝置。
本發明因而涉及一種控制裝置，該裝置包括塑料殼體，在該殼體內設有兩個由控制件驅動使每個均可朝兩個方向轉動的相互垂直的旋轉編碼軸，該控制件為轉動裝在該殼體內的圓球，以及一種其中每個軸轉動連接到屬於控制信號發生器的移動元件的裝置，其特別用於光標在這種電子設備屏幕上的移動，其中控制信號發生器包括-移動接觸杆，該移動接觸杆處於其彈性回復所朝向的靜止位置時，沿著基本垂直方向設置，其中，杆的下部段(span)容納有兩個相對側向下部接觸元件之間的間隙，且該移動接觸杆相對於平行於相關聯的編碼軸軸線的水平軸整體傾斜安裝。
-和帶齒小齒輪，其轉動連接到相關聯的編碼軸上，在該小齒輪的兩個相鄰齒之間接受靜止位置的移動接觸杆的上部段，這樣當相關聯的編碼軸被驅動轉動從而在下部段與兩個固定觸點接線片中的一個或另一個形成電氣接觸時，使接觸杆向一個方向或另一方向傾斜，並使上部段從由兩個相鄰齒限定的空間自動脫開超出相關聯編碼軸轉動的規定角度。
按照這種裝置的已知設計和由本申請人提交的NO.01.03579-FR-A-2,822,271法國專利申請中所描述和表明的，以及附圖中最後幾幅圖中所表示的，移動接觸杆轉動連接到螺旋扭轉彈簧第一軸向端的最後圈上，該螺旋扭轉彈簧由金屬絲製成且有水平軸，其圓柱形本體容納在殼體內，且其第二軸向端不能轉動，這樣使得移動接觸杆相對於平行於相關聯的編碼軸軸線的水平軸整體傾斜安裝。
按照本申請文件提出的設計，移動接觸杆的上部段為180°彎曲段，該段使移動接觸杆連接到彈簧第一軸向端的最後圈，且位於平行於螺旋彈簧軸線的垂直平面上並與彈簧本體的外周基本相切。
彈簧第二端由其最後圈阻止轉動，該圈通過軸向方位的線(strand)延伸，而該線自身通過自由端線延伸，該自由端線為半圓形，位於向下的垂直平面上，從而垂直裝在殼體下部形成並向頂部垂直開口的互補槽內。
每個側向下部接觸元件為垂直方位的固定觸點接線片。
該觸點接線片可由屬於沿殼體絕緣材料塊設置的扁電纜段的導電接線片組成。
另外還可由在其周圍過度模製(overmoulded)絕緣材料塊的金屬固定觸點組成。
象這樣的球型編碼裝置特別緊湊和具有高的性能，而本發明旨在改進其某些方面。
提供若干功能的每個編碼彈簧的設計實在複雜，因此需要相當長的形成周期時間，特別是為了保證不能轉動彈簧的固定環線平面與包括移動接觸杆的移動環線平面之間的良好平行度。
特別是在現有技術已知的解決方案中，在固定和移動環線平面之間的任何不平行度會導致在靜止狀態時的移動接觸杆相對於殼體垂直平面的定位錯誤，其中殼體的凹槽接受固定環線。
本發明旨在特別提出一種編碼彈簧繞其軸線不能轉動的新設計。
為此，本發明提出一種上述類型的控制裝置，其中移動接觸杆轉動連接到扭轉螺旋彈簧第一軸向端的最後圈上，該扭轉螺旋彈簧由金屬絲製成且有水平軸，其圓柱形本體容納在殼體內，且其第二軸向端不能轉動，從而使移動接觸杆相對於平行於相關聯的編碼軸軸線的水平軸整體傾斜安裝，其特徵在於，彈簧第二軸向端段通過該段的至少一圈容納在殼體通道內，該段的至少一圈熱焊接到通道凹壁中，從而使其不能轉動。
根據本發明裝置的其它特徵-熱焊接工作由加熱所述圈完成；-所述圈利用焦耳效應通過使電流流過所述圈進行加熱；
-通道整體為半圓柱形，其開口面垂直向上，且在熱焊接工作過程中，垂直向下的負載施加到彈簧的圈上；-負載通過用於加熱所述圈的兩個電極施加到要焊接的圈上，所述電極施加到通道凹壁內熱焊接圈組的軸向端部圈上；-該裝置包括固定導電觸點接線片，該接線片設在通道凹壁的一部分中，與所述熱焊接圈的至少一個相對；-該固定導電觸點接線片屬於裝在殼體內的扁電纜端部的上表面；-兩個相對側向下部接觸元件的每一個為平行於移動接觸杆傾斜軸線水平設置的直杆，其安裝在殼體內，且其自由端段位於移動接觸杆下部段的對面，並在水平面上可彈性變形；-移動接觸杆的下部段和固定接觸杆的自由端段是圓柱杆的兩個段；-與其自由接觸端段相對的每個固定接觸杆端部為連接線，其與設在殼體壁中的固定導電觸點接線片接觸；-所述固定導電觸點接線片屬於裝在殼體內的扁電纜端部的上表面；-移動接觸杆與螺旋彈簧製成整體；-信號發生器包括轉動連接到相關聯編碼軸上的帶齒小齒輪，在該小齒輪的兩個相鄰齒之間接受靜止位置的移動接觸杆的上部段，這樣當相關聯的編碼軸被驅動轉動從而在移動接觸杆的下部段與兩個相對側向下部接觸元件中的一個或另一個之間形成電氣接觸時，使接觸杆向一個方向或另一個方向傾斜，並使上部段從由兩個相鄰齒限定的空間自動脫開超出編碼軸規定的轉動角度；-其包括兩個正交旋轉編碼軸，每個編碼軸由轉動裝在殼體內的跟蹤球驅動朝兩個方向轉動，每個軸轉動連接到屬於控制信號發生器的移動編碼元件上；-扭轉彈簧由金屬絲製成，且其外徑等於該金屬絲的直徑，以便構成扭轉條簧。
本發明還提出一種用於將由導電材料製成的金屬元件固定到這種電氣和/或電子部件的塑料本體內的方法，其中金屬元件的至少一個段容納在該本體的通道內，其特徵在於，所述至少一個段通過熱焊接固定到該通道的凹壁中。
根據該方法的其它特徵-熱焊接工作由加熱金屬元件的所述段完成；-金屬元件的所述段利用焦耳效應通過使電流流過所述段進行加熱；-通道包括垂直向上的開口面，且在熱焊接工作過程中，向金屬元件的所述段施加垂直向下的負載；-通過用於加熱所述段的兩個電極施加所述負載，所述電極施加到通過熱焊接固定到通道凹壁內的金屬元件的所述段端部。
本發明的其它特性和優點將通過閱讀參照附圖所做的詳細描述變得更加一目了然，其中-
圖1是平面和四分之三右前外部透視圖，表示根據本發明指導的控制裝置及其連接「皮線(flex)」；-圖2是圖1裝置各部件的放大分解透視圖；-圖3是圖1和2裝置裸殼體下部的放大平面圖；-圖4至6、7A、7B和8是根據本發明裝置沿圖3所示垂直剖面4-4至8-8的剖面圖，其中所示接觸杆位於其穩定垂直靜止位置，除了在圖7A和7B中所示接觸杆位於兩個相對接觸位置；-圖9是放大平面圖，表示「皮線」端部段的各種導電觸點接線片，該段裝在殼體底部。
-圖10至13為類似於圖3的視圖，示出在殼體下部設置部件的各步驟；-圖14至16為對應於圖10、11和13視圖的透視圖；-圖17是從殼體下部的上方和右側所視四分之三的後部透視圖；-圖18是從形成殼體蓋的上部的下方所視透視圖；-圖19是放大透視圖，表示根據本發明的編碼彈簧；
-圖20是放大透視圖，表示根據本發明的固定接觸杆；-圖21是類似於圖1的透視圖，表示本發明的一個變型實施例，其中連接「皮線」由連接接片代替，沿著接片過度模製殼體下部；和-圖22是類似於圖3的視圖，表示圖21裝置的殼體下部；-圖23和24是類似於圖3和4的視圖，表示根據上述法國專利申請中所述現有技術的裝置。
為描述本發明，我們將以非限定方式按照圖1所示V、L、T坐標系統採用垂直、縱向和橫向方位。
按照慣例，我們還將參照圖1採用術語下、上、前、後和左、右。
在下面的描述中，屬於根據本發明的實施例或根據現有技術的相同的、類似的或相似的元件將用同樣的數字或字母數字參考編號表示。
本說明的第一部分將主要描述對於現有技術以及本發明實施例共有的元件。
裝置20包括由兩部分組成基本為直角平行六面體的一般形狀，主下部24和形成封閉下部的蓋的上部26，下部容納裝置20的主要部件。
該裝置主要包括中心跟蹤球或球體30，其在此通過摩擦旋轉驅動兩個正交編碼軸，每個編碼軸與信號發生器相關聯。
兩個軸和信號發生器為整體對稱設計，相對於與圖3和24中線S-S對應的對稱垂直平面對稱布置，球30的中心C位於該平面上。
因此，與縱軸編碼軸和橫軸編碼軸相關聯的相同、類似或相似的元件將分別用標有「L」和「T」的同樣的附圖標記表示。
這樣，每個編碼軸32L，32T包括階梯形圓柱體34L，34T，其兩個相對小直逕自由端36L，36T和大直逕自由端38L，38T安裝成能在殼體22內繞旋轉軸40L，40T朝兩個方向轉動。
每個本體34L，34T包括其外周表面通過摩擦力與球30共同運轉的驅動鼓或滾柱42L，42T，以及帶齒的編碼小齒輪44L，44T，這些小齒輪沿著與其轉動連接的本體34L，34T軸向布置。
在每個編碼軸32L，32T的下方，殼體22的下部24包括向頂部開口的半圓柱一般通道形的凹槽46L，46T(參見圖17和18)。
每個凹槽46L，46T容納由金屬絲繞在軸52L，52T上形成的扭轉螺旋彈簧50L，50T的圓柱形主體48L，48T。
根據現有技術，每個彈簧的最後圈54L，54T沿軸線52L，52T軸向延伸出線56L，56T，其自身又延伸出自由端線58L，58T，該自由端線在垂直平面上向下延伸呈半圓形，從而能垂直容納在形成於殼體下部24內且垂直向頂部開口的互補槽62L，62T中。
位於其相關槽62L，62T內適當位置的線58L和58T垂直向下靠在相對的皮線接線片P4L和P4T上。
彈簧50L，50T中與最後圈54T，54L軸向相對的第一圈64L，64T向上延伸出垂直線66L，66T，其通過上部180°彎曲線68L，68T將第一圈連接到垂直移動的接觸杆70L，70T上。
因此，每個彈簧的所述端成形為使連接線66L，66T、接觸杆70L，70T和彎曲線68L，68T(其構成接觸杆的上端段)位於基本上與彈簧50L，50T圓柱體48L，48T的外周相切的垂直平面上。
根據現有技術，接觸杆70L，70T在靜止位置的垂直方位由每個彈簧50L，50T及其接觸杆70L，70T和其彎曲線58L，58T的設計產生，後者在槽62L，62T內垂直引導，以使彈簧50L，50T成一定角度定位，且將其包括圈54L，54T的端部旋轉固定。
殼體22的下部24為中空直角平行六面體的一般形狀，且其特別由具有水平平坦上表面74的底部71限定。
每個垂直接觸杆70L，70T的高度要使其下部接觸段78L，78T的自由端76L，76T延伸以在高過上表面74的部分上方形成間隙。
根據現有技術，每個下部接觸段78L，78T還容納有屬於材料塊81L，81T和83L，83T兩個垂直相接面80L，80T和82L，82T之間的側向間隙，材料塊81L，81T和83L，83T與底部72模製成整體且垂直向上突出。
作為球30轉動的功能，每個控制杆70L，70T能夠相對於其垂直位置向相接面80L-82L，80T-82T傾斜使下部接觸段78L，78T產生相應的位移。
為了轉動安裝每個編碼軸32L，32T，殼體22的下部24在接近其水平上表面25包括有垂直向頂部開口的凹槽84L，84T和86L，86T，這些凹槽分別接納每個編碼軸32L，32T本體34L，34T的端部36L，36T和38L，38T。
雖然凹槽86L，86T向殼體內部側向開口，但凹槽84L，84T的水平寬度仍基本等於端部樞軸36L，36T的直徑，每個凹槽補充有發針形的彈性銷90L，90T，該彈性銷90L，90T垂直裝在互補凹槽88L，88T內，使得指向殼體內部的銷自由端上分支92L，92T彈性推進相應的樞軸38L，38T，從而推動滾柱32L，32T靠在球30上。
裝置20還包括輸入開關，其基本上由單穩態型彈性觸發件94組成，為具有四個分支的星形已知普通設計。
觸發件94包括有包含球形帽狀圓盤98的中心部分96，圓盤98的凹面朝上，跟蹤球30靠在上面，觸發件94還包括兩對90°分布的徑向分支100L，100T，每個分支終止在下部支承和其凸面朝下的圓弧形接觸邊緣102L，102T。
通過容納兩個端部邊緣102T的凹槽對104T和通過容納兩個端部邊緣102L之一的第三凹槽104L，而另一邊緣102L容納在蓋上形成的最後凹槽104L中，確保觸發件94在殼體下部24內的角度定位(見圖18)。
特別在圖17中可以看到，殼體22的下部24由兩個平行相對的側壁106L左右側面限定，且由橫向的後橫向壁106T限定，而前橫向壁106T在其整個高度直到底部72的上表面74包括有開口108，該開口的功能將隨後說明。
特別在圖18中所示的蓋26主要由水平板組成，其下表面27設計為靠在下部24的上表面25上。
下表面27包括圓柱弧形缺口以允許滾柱42L，42T和小齒輪44L，44T自由通過和轉動。
蓋26還包括補充下部24開口108的垂直隔板110，該垂直隔板110包括沿其垂直邊緣的兩個補充開口108邊緣上形成的凹槽114的肋條112，從而允許蓋26可滑動垂直向下裝到下部24上。
在裝配狀態，例如在圖1和23中將看到，蓋26如此完整和全部封閉殼體22。
控制裝置20的電氣連接由也稱作「皮線」的扁軟線或電纜28來保證，這是已知的設計和技術。
隔板110由其水平邊緣111限定的垂直朝向底板的高度稍微小於開口108的高度，從而能使皮線28的本體29通過。
在全部圖中，除圖9外，所示皮線的上表面沒有絕緣上層覆蓋到連接接線片Pi和端子Bi的皮線的導電線路上。該「層」或「覆蓋層」可以保證線路之間的電氣絕緣，且消除在通過圓頂94的變位輸入期間的短路危險。
因此，皮線28包括形狀為較薄的帶29的本體，厚度約為0.12mm，其內部由導電絲或線製成。
當參照例如圖9時右側的後部自由端段120包括製成整體一系列連接到電線Fi的導電焊盤或接線片Pi，它們每個均構成將與各種有源元件結合的固定觸點。
該後部段120的輪廓呈現切開的外形，以使其能置於下部24內，從而水平靠在底部72的上表面74上。
為使輸入開關與觸發件94相關聯，後部段120的上表面122包括連接到電線F1呈插入件形式的中心導電接線片P1，其位於與中心部分98垂直的位置，以及連接在一起並連接到電線F2的兩個接線片P2，其縱向位於中心接線片P1兩側，且每個接線片支承觸發件94的一個下部接觸邊緣102L。
另外還提供導電接線片，用於傳輸由與接觸軸32L和32T相關聯的信號發生器所產生的編碼信號。
因此，根據現有技術，每個彈簧50L，50T的本體通過接線片P4L，P4T連接到電線F4L，F4T上，相應的彎曲臂58L，58T的自由端60L，60T彈性地靠在其上面。
因此，每個移動接觸杆70L，70T通過彈簧50L，50T的本體48L，48T連接到導電接線片P4L，P4T，從而連接到相應的電線F4L，F4T上。
每個移動接觸杆70L，70T的下部接觸段78L，78T裝在兩個垂直方向的相對接觸接線片P5L，P5T和P6L，P6T之間，其從皮線28的段120切下而構成的，且在安裝後，其豎立在垂直平面上，同時靠在相應鄰接件80L，80T和82L，82T的垂直表面上。
通過將皮線28的段120置於殼體22下部24的底部72，74的適當位置，製成各種由導電接線片Pi組成的固定觸點，而皮線28，29通過開口108引出殼體22的部分被隔板110的下部邊緣111夾緊。
現在將描述根據現有技術的信號發生器的操作方式。
本說明將參照編碼軸32L陳述，其它編碼軸的操作方式對於其所有相同的部件是類似的，除了彈簧50L由於負載平衡原因相對於垂直平面S-S為對稱設計外。
在圖4至6所示的靜止位置中，移動接觸杆70L是垂直的，且其彎曲的上部段68L容納在編碼小齒輪44L兩個相鄰齒的相對齒根面45L之間，且沿方向T具有側向間隙。
通過使球30繞其中心C轉動，並在此繞縱向水平軸轉動，致使軸32L繞其旋轉軸40L轉動。
上述轉動導致與右旋齒的齒根面45L接觸，從而將從右向左橫向推動上部段68L。
由於彈簧50L的本體48L有可能扭轉彈性變形，而該彈簧50L與杆70相連且起到使杆70L回到其靜止位置的復位彈簧的作用，杆70L完全相對於軸52L傾斜，直到其下部接觸段78L靠住接線片P5L與其電氣接觸並緊靠橫過皮線的相接面80L為止，從而在接線片P4L和P5L之間形成電氣連接。
滾柱32L繼續順時針轉動，且該轉動以「馬爾特十字接頭」型機構方式使繼續其傾斜運動的上部段68L自動脫離，從而隨後與接觸杆70L一起自動返回其穩定垂直靜止位置。
如果球30的旋轉運動在同一方向繼續進行，杆70L將再次向如圖7B所示同一方向傾斜，以致由於在接線片P5L和P4L之間再次形成電氣接觸而產生新的信號。
相反，如果球30被驅動向另一方向轉動，齒45L則使接觸杆70L傾斜，直到其下部接觸段78靠住導電接線片P6L與其接觸並緊靠垂直表面82L為止。
因此，這種接觸在接線片P6L和P4L之間形成電氣接觸，產生不同於由於接線片P5L和P4L的彈簧50L的連接所產生的信號。
這種在P4L和P5L或P4L和P6L之間產生的兩種信號的差異使其能夠區分相關編碼軸的轉動方向，從而通過單個移動接觸件70L或70T對每個信號發生器做到區分球的轉動方向。
當然，根據用戶對球使用的操作類型，用戶可使兩個編碼軸32L，32T同時向一個方向或其它相反方向轉動。
實際上，球總是繞水平軸轉動，且作為球轉動平面方位的函數，由兩個發生器產生的脈衝數分別與屏幕上光標探查的X和Y分量成比例。
驅動由軸32L，32T承載的滾柱42L，42T通過跟蹤球30的外表面摩擦力來保證。
在彈性靠在球上的情況下軸與滾柱一起被發針彈簧90L-92L和90T-92T推動。
沿著與方向V平行的方向，向跟蹤球30施加面向全球的垂直負載F完成輸入。
上述動作的作用是使其相對於殼體下部24產生向下垂直位移以及單穩態觸發件94的狀態發生變化，直到其中心部分98與導電接線片P1接觸為止，從而導致在接線片P1和P2之間，進而在電線F1和F2之間產生電氣連接，同時為用戶提供輸入開關動作的觸感。
由於球30的中心C位於軸線40L和40T的平面下方約0.1mm處，輸入動作勢必使球30與滾柱42L，42T「分離」，因而其既不會妨礙滾柱42L和42T，從而也不會妨礙編碼信號發生器，該編碼信號發生器保持在對應其在輸入時刻所達到角度位置的狀態。
在圖3和10至16中可以接連看出裝置20的部件在安裝蓋26之前的各裝配步驟。
按照現有技術，通過部件94的四個邊緣142L和142T及彈簧50L和50T的線58L和58T的接觸壓力來確保皮線28的段120在殼體22下部24的底部72，74中的位置固定。此外，在柱螺栓152的熱壓接將蓋26安裝固定到部分24上之後，蓋26中心底部149的下表面148緊壓皮線的相對部分。
上述緊壓與由蓋隔板110下部邊緣11形成的緊壓共同作用，其可通過在邊緣111和/或對面底部74的端面部分上形成的互補形狀(未示出)，如突起和/或互補凹部完成。
現對本發明的各個方面特別通過與現有技術的比較加以描述。
總體上，每個彈簧50，50T通過除去原來用於使其不能轉動以進行移動接觸杆70L，70T角度定位和彈簧電氣連接的環狀自由端線58L，58T而得到簡化。
下部24也得到同樣程度的簡化。
根據本發明，為提供原來由環線58L，58T所完成的功能，包括最後圈54L，54T的彈簧50L，50T的第二軸向端通過該段相鄰圈的熱焊接固定在與相關圈處於相對狀態的通道46L，46T相應的對面部分47L，47T內。
例如，可以熱焊接參照圖16時右側的八或九個彈簧端部圈。
如圖8概略所示，熱焊接工作通過兩個施加在由熱焊接固定的段相應端部圈的電極E1和E2利用焦爾效應對彈簧的相應段進行加熱來完成。
電極E1，E2之間的電流流過圈由於焦爾效應引起組成這些圈的彈簧相應纏繞的金屬絲段瞬間加熱。
此外，兩個電極E1和E2還向彈簧段施加垂直向下的支承力。
由焦爾效應獲得的加熱進而導致通道46L，46T的凹壁47L，47T局部熔化。
此外，還出現「抽吸」和/或毛細管現象，由於這種現象使塑料通道46L，46T的凹面47L，47T的模製表面緊靠該組被加熱圈的整個外周表面，而且還位於被加熱圈之間。
當電流停止流過後，快速冷卻，原先已熔化的塑料凝固並以極強的附著力緊靠該組圈的外周。
電流強度及其流過的時間選擇為製成彈簧50L，50T的電線歐姆電阻和殼體下部224構成塑料熔化溫度的函數。
作為示例，強度在1A和2A之間，而加熱時間約為零點幾秒。
由於圈的彈性變形特性，每個圈在其基本垂直於本體48L，48T軸線52L，52T的平面上，使用電極可導致圈的輕微變形，使它們變為橢圓形狀。
這種變形是有利的，因為它增加了圈的相應部分穿入通道局部熔化凹面47L，47T的穿透作用。
為能做到彈簧50L，50T本體48L，48T的電氣連接，皮線29包括有導電接線片P4L，P4T，該導電接線片垂直位於下部24底部平面的上方，以便與下部24凸起部分的表面130L，130T相對設置，該表面位於通道凹底的水平面上，且在該組熱焊接圈的下面。
在熱焊接工作過程中，由兩個電極E1和E2垂直向下施加的支承力使圈外周的相應部分靠在導電接線片P4L，P4T上。
由於在垂直於軸線52L，52T的垂直平面上的圈的彈性特性，要在熱焊接結束後，也就是說當電極不再向彈簧施加任何負載時，保持該組圈施加到其自身支承在表面130L，130T上的導電接線片P4L，P4T的支承力。
為保證接線片P4L和P4T在相應的要焊接圈組下面良好定位，皮線可包括有定位孔，在該定位孔內插入與殼體下部24模製成整體的柱螺栓132L，132T。
柱螺栓132L，132T也可熱壓接，以便進一步改善包含接線片P4L，P4T在內的皮線29接頭的位置固定。
熱焊接圈的數量取決於為提供使移動接觸杆70L，70T回復到其垂直靜止位置的功能所希望獲得的彈簧扭力偶剛度值，以及為保持和固定彈簧50L，50T的熱焊接段所需的機械強度值。
彈簧移動接觸杆70L，70T的垂直角度方位通過未示出屬於熱焊接工作所用工具的夾具獲得。
每個通道形凹槽46L，46T設計成能夠避免相應彈簧的圈任何徑向夾緊，從而不會在彈簧設置和固定工作期間在圈內產生由熱焊接引起扭曲應力的危險。
因此，在彈簧固定工作之後，當夾具取下時，不會產生包括移動接觸杆在內的移動環線假角位移的危險。
在根據現有技術的設計中，特別如圖23和24所示，在固定的導電接線片P5L，P5T和P6L，P6T上移動杆70L，70T的下端76L，75T之間形成直接電氣接觸會誘發一定應力，從而保證良好的電氣性能，且避免環線68L，68T配合到小齒輪44L，44T中所用按扣(snap-fastening)力的過大變化。
尤其需要保證杆70L，70T長度的高度準確，以及下部自由端76L，76T的理想無毛刺截面。
此外，下端截面邊緣和導電接線片相對表面之間重複發生千百次電氣接觸會導致覆蓋後面部分的貴金屬層的過早磨損。
為克服這些缺陷，本發明提出一種旨在產生可彈性變形的固定電氣接觸的新設計。
為此，移動接觸杆70L，70T的下部段78L，78T裝在兩個平行且相對固定的水平接觸杆134L，134T之間。
與移動接觸杆70L或70T相關聯的接觸對的兩個固定接觸杆134L或134T是相同的。
因此，本發明有利的是要求四個相同的杆。
在圖20可以看到，每個固定接觸杆134L，134T由彎曲的金屬絲製成，且主要由直線主體138L，138T構成，其軸向端終止於自由端接觸段140L，140T，而其另一端終止在位於可彈性變形垂直平面上的發針環線142L，142T。
主體138L，138T和環線142L，142T裝在殼體22下部240相應的垂直槽144L，144T中，其位於與相應接觸彈簧軸線平行的垂直平面上。
因此，除了其自由端接觸段140L，140T不固定設置外，每個固定接觸杆134L，134T成束地分別固定在垂直移動接觸杆70L，70T的兩側。
於是，每個自由端段140L，140T可以在水平面上自由橫向彈性變形，固定接觸對的兩個平行相對的杆優選對準在同一水平面內。
每個垂直環線142L，142T提供固定接觸杆134L，134T與相關聯的固定導電接線片的電氣連接，該固定導電接線片在下部24的底部74相對設置，屬於皮線28接頭的一對導電接線片P5L-P6L或P5T-P6T。
為使每個固定接觸杆134L，134T在殼體相應垂直槽144L，144T內固定不動，其可通過稍微橫向夾緊在槽相對壁之間而裝在該槽內。
以對彈簧圈所採用的同樣方式，每個固定接觸杆的固定可通過在為實現該目的的兩個電極的幫助下對直線主體138L，138T的段的局部加熱而進行的熱焊接工作來改進。
以對彈簧所採用的同樣方式，由電極在電流流過期間所施加的支承力而後在相關聯的固定導電接線片上向環線142L，142T施加支承力，且在電極應用之後保持該力。
在移動接觸杆70L，70T的下部段78L，78T與兩個段140L，140T的中一個或另一個之間形成的電氣接觸(見圖7A和7B)對應於兩個具有正交軸的圓柱形表面的相互接觸，這就是所謂的「交叉滾柱」接觸，這種接觸是半永久電氣接觸的最佳型式。
此外，每個自由端段140L，140T呈現彈性變形能力，以使自由端段78L，78T能「伴生」。
這種伴生現象使其能夠吸收任何尺寸的編碼彈簧變化，從而避免按扣負載的較大變化。
此外，其緩衝了段78L，78T和段140L，140T之間的機械衝擊。
至於在球30快速轉動的情況下，兩次衝擊之間的時間間隔可小於2ms，從而減小了假跳動的危險。
此外，伴生彈性變形還可在接觸基體之間達到自清潔作用。
移動和固定接觸杆可由預先鍍金或鍍銀的鋼或銅合金金屬絲製成。
電氣接觸不再取決於移動接觸杆70L，70T的準確長度，也不再取決於其自由端78L，78T的截面品質。
新固定觸點的體積相對於根據現有技術的解決方案明顯減小，這使每個彈簧能大大增加其總圈數，並從而當環線68L，68T配合到小齒輪44L，44T中時，成比例地減小按扣力偶。
因此，就有可能這樣在無需改變摩擦力的情況下減小每個滾柱42L，42T的直徑，並從而減小每個彈性體滾柱42L，42T和跟蹤球30表面之間可能的滑動危險。
相對於現有技術，每個滾柱的直徑例如減小1/3。這種減小使球每轉動一周的脈衝數可能增加3/2的比率。
還有可能相對於裝置上表面的中心減小球的偏心率。
在不改變裝置總高度，也就是殼體下部24的下表面和跟蹤球30的頂點之間高度的情況下，減小殼體的總高度。
因此，就有可能增加球超出殼體22上表面144部分的高度，從而使有可能將該裝置裝到殼體壁更大的設備中。
根據一種變型(未示出)，也可將每個編碼彈簧的固定觸點數目加倍，這通過提供兩個高度稍微不同的中間接觸杆來實現，在同一個槽中將一個中間接觸杆放到另一個之上並壓在分開的導電接線片上。
這種解決方案使能提供同步信號的裝置的輸出量單獨加倍。
最後，球的偏心率減小使裝置的內部部件更佳布置，尤其是發光二極體150L，150T可有利地彼此靠近設置，以便當兩個相鄰二極體同時被激發獲得第三種顏色時適當地得到顏色的較佳混合。
圖21的22所示的實施例包括一個殼體下部24，其底部在通過連接接片或引出線向外延伸的固定觸點周圍過度模製，這些連接接片或引出線在此處為橫向方位並在殼體兩相對側三個一組均勻分布。從殼體突出的共面接片等同於皮線28的端子，而且它們通過嵌入下部絕緣模製材料中的帶Fi連接到設在底部72，74上的固定觸點Pi上。
接線片P4L和P4T為代替皮線29的電氣連接「柵極」的弓形接線片。
如在WO-A-02/075641中已公開和表示的，接觸彈簧和杆50L，50T-70L，70T可以優選對稱的單一元件的形式實現，且其可用作縱向或橫向元件50L，T-58L，T-68L，T-70L，T。
根據殼體的尺寸，彈簧-杆元件的總長度在不同程度上是重要的。當該長度與用於製成該元件的金屬絲直徑的比率大於75(七十五)時，就可以用扭轉條簧，即由金屬絲製成且其外部直徑等於金屬絲直徑的扭轉彈簧代替扭轉螺旋彈簧50L，50T。
由環線68L，68T和相關聯的小齒輪44L，44T之間結合產生的彈性動量或扭矩保持低於跟蹤球在滾柱42L，42T上的驅動動量或扭矩就足夠了。
彈簧因此大大簡化，同樣也使相應的下部接受部分簡化，且彈簧的整個長度減小了，這從本文圖23-29中可以看到。
在這種情況下，是將扭轉條簧第二軸向端的相應段熱焊接到殼體互補凹壁中。
根據另一解決方案，這種金屬絲或條簧可以是扭轉和彎曲彈簧(如由本申請人於2003年6月11日提交的法國專利申請n°03.06970中所公開的那種彈簧)，特別是當「條形」段的導引長度非常短且接近振蕩或傾斜環線68L，68T時。
權利要求
1.一種控制裝置(20)，該裝置包括塑料殼體(22，24，26)，在該殼體內設有至少一個由轉動安裝在該殼體內的控制件(30)驅動可朝兩個方向轉動的旋轉編碼軸(32L，32T)，以及一種其中每個軸轉動連接到屬於控制信號發生器的移動編碼元件(44L，44T)的裝置，該控制信號發生器包括移動接觸杆(70L，70T)，該移動接觸杆在其彈性回復所朝向的靜止位置時，沿著基本垂直方向(V)設置，其中，杆的下部段(78L，78T)容納有在兩個相對側向下部接觸元件(134L，134T)之間的間隙，且其轉動連接到扭轉螺旋彈簧(50L，50T)的第一軸向端的最後圈(64L，64T)上，該彈簧由金屬絲製成且有水平軸(52L，52T)，彈簧的圓柱形本體(48L，48T)容納在殼體內，且其第二軸向端(54L，54T)不能轉動，這樣使得該移動接觸杆相對於平行於相關聯的編碼軸(32L，32T)軸線(40L，40T)的水平軸(52L，52T)整體傾斜安裝，其特徵在於，彈簧第二軸向端的段通過該段的至少一個圈容納在殼體通道(46L，46T)內，該段的至少一圈熱焊接到通道凹壁(47L，47T)內，從而使其不能轉動。
2.根據前述權利要求所述的裝置，其特徵在於，該熱焊接工作由加熱所述圈完成。
3.根據前述權利要求所述的裝置，其特徵在於，所述圈利用焦耳效應通過使電流流過所述圈進行加熱。
4.根據前述任何一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，通道(46L，46T)整體為半圓柱形，其開口面垂直向上，且在熱焊接工作過程中，垂直向下的負載施加到彈簧的所述圈上。
5.根據與權利要求3結合的前述權利要求所述的裝置，其特徵在於，通過兩個用於加熱所述圈的電極(E1，E2)施加所述負載，所述電極施加到在通道(46L，46T)的凹壁(47L，47T)內的熱焊接圈組的軸向端部圈上。
6.根據前述權利要求中一項所述的裝置，其特徵在於，其包括固定導電觸點接線片(P4L，P4T)，該接線片設在通道的凹壁的一部分(130L，130T)中，與所述熱焊接圈的至少一個相對。
7.根據前述權利要求所述的裝置，其特徵在於，所述固定導電觸點接線片(P4L，P4T)屬於裝在殼體內的扁電纜(29)端部(120)的上表面。
8.根據前述任何一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，兩個相對側向下部接觸元件的每一個為平行於移動接觸杆(70L，70T)的傾斜軸線水平設置的直杆(134L，134T)，其內置在殼體內，且其自由端段(140L，140T)位於移動接觸杆下部段(78L，78T)的對面並在水平面上可彈性變形。
9.根據前述權利要求所述的裝置，其特徵在於，移動接觸杆的下部段(78L，78T)和固定接觸杆(134L，134T)的自由端段(140L，140T)是圓柱形杆的兩個段。
10.根據權利要求8或9中一項所述的裝置，其特徵在於，與其自由接觸端段(140L，140T)相對的每個固定接觸杆端部(142L，142T)為連接線，其與設在殼體壁中的固定導電觸點接線片(P5L，P6L，P5T，P6T)接觸。
11.根據前述權利要求所述的裝置，其特徵在於，所述固定導電觸點接線片(P5L，P6L，P5T，P6T)屬於裝在殼體內的扁電纜(29)端部(120)的上表面。
12.根據前述任何一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，移動接觸杆(70L，70T)與螺旋彈簧(50L，50T)製成整體。
13.根據前述任何一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，信號發生器包括轉動連接到相關聯編碼軸上的帶齒小齒輪(44L，44T)，在該小齒輪的兩個相鄰齒(45L，45T)之間接受靜止位置的移動接觸杆(70L，70T)的上部段(68L，68T)，這樣當相關聯的編碼軸(32L，32T)被驅動轉動從而在移動接觸杆的下部段(78L，78T)與兩個相對側向下部接觸元件(134L，134T)中的一個或另一個之間形成電氣接觸時，使接觸杆(70L，70T)向一個方向或另一個方向傾斜，並使上部段(68L，68T)從由兩個相鄰齒(45L，45T)限定的空間自動脫開超出編碼軸(32L，32T)規定的轉動角度。
14.根據前述權利要求所述的裝置，其特徵在於，其包括兩個正交旋轉編碼軸(32L，32T)，每個編碼軸由轉動安裝在殼體內的跟蹤球(30)驅動朝兩個方向轉動，每個軸轉動連接到屬於控制信號發生器的移動編碼元件(44L，44T)上。
15.根據前述任何一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，扭轉彈簧由金屬絲製成，且其外徑等於該金屬絲的直徑，以便構成扭轉條簧。
16.一種用於將由導電材料製成的金屬元件固定到這種電氣和/或電子部件(50L，50T)的塑料本體(24)內的方法，其中金屬元件的至少一個段容納在該本體的通道(46L，46T)內，其特徵在於，所述至少一個段通過熱焊接固定到該通道的凹壁(47L，47T)中。
17.根據前述權利要求所述的方法，其特徵在於，熱焊接工作由加熱金屬元件的所述段完成。
18.根據前述權利要求所述的方法，其特徵在於，金屬元件的所述段利用焦耳效應通過使電流流過所述段進行加熱。
19.根據權利要求16-18中任何一項所述的方法，其特徵在於，通道(46L，46T)包括垂直向上的開口面，且在熱焊接工作過程中，向金屬元件的所述段施加垂直向下的負載。
20.根據與權利要求18相結合的前述權利要求所述的方法，其特徵在於，通過用於加熱所述段的兩個電極(E1，E2)施加所述負載，所述電極施加到通過熱焊接固定到通道凹壁內的金屬元件的所述段端部。
全文摘要
本發明提出一種包括控制信號發生器的裝置(20)，該控制信號發生器包括由螺旋扭轉彈簧(50T)彈性回復的移動接觸杆(70T)，螺旋扭轉彈簧的圓柱形本體(48T)容納在殼體內且其第二軸向端(54T)不能動，其特徵在於，彈簧第二軸向端的段通過該段的至少一圈容納在殼體的通道(46L，46T)內，該段的至少一圈熱焊接到通道的凹壁(47L，47T)內，從而使其不能轉動。根據所述方法，利用焦耳效應通過兩個電極(E1，E2)對圈進行加熱完成熱焊接。
文檔編號G06F3/0354GK1681640SQ03821600
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月2日 優先權日2002年9月13日
發明者H·布裡科, D·費拉東, Y·皮扎德 申請人:Itt製造企業公司