一种卧式表冠的制作方法

1.本发明智能穿戴设备技术领域，尤其涉及一种卧式表冠。


背景技术：

2.随着数字技术的发展，传统机械手表无法满足人们对更加数字化功能的需求，于是市面上出现了各种各样的数字智能手表。但是作为控制信号的输入方式，其表冠依然继承了传统的旋钮输入形式。传统表冠作为机械手表上弦的装置以旋钮的形式位于手表上方或者侧面，因为其功能单一，并且手表一次上弦可以在几天内不用再触碰表冠，所以传统表冠的缺陷并不突出。智能化手表具备了更多功能，这意味着用户利用更多的时间与表冠接触和互动，所以很多问题慢慢凸显了出来，比如因为手表底壳与手背的间隙过小，在操作表冠旋钮时容易蹭到手背产生干涉，并且经常采用两个手指操很小的旋钮这一动作本身给用户带来很不好的体验。另一方面智能手表表冠因为里面集成了各种传感器，所需空间大，占用很大空间资源。
3.为解决上述问题专利cn112596365a提出了一种转盘式表冠，但是其采用的冗余的上下对称结构反而增加了结构尺寸，并且其设计的按压结构需要上下两个弹簧进行复位，并且该结构基础上很难实现防水密封。


技术实现要素：

4.为了解决智能手表表冠存在的问题，本发明提供了一种卧式表冠，该卧式表冠不仅尺寸小巧还能能够单手操作实现两种信号的输入，详见下文描述：一种卧式表冠，包括：支架、控制部件、驱动轮以及紧固件；控制部件穿过支架，一端用紧固件固定在支架上，另一端与驱动轮相连接。
5.所述控制部件包括：驱动关节、控制杆、支撑盖、编码器、pcb板、传感器支架、密封圈、弹簧以及压力传感器；所述驱动关节一端与控制杆以及支撑盖相接触，控制杆从支撑盖中间穿过，通过弹簧相连接，所述控制杆穿过支撑盖后又穿过编码器，末端与压力传感器相接触。
6.其中，所述驱动关节上设有球体关节，球体关节上方又设有锥面孔，锥面孔底部设有接触圆面，球体关节另一端设有输入手柄。所述球体关节具有球形外表面。
7.所述控制杆包括：支撑环、受力球面、增阻槽、传力杆以及受压面；所述支撑环外形成圆环状，上方设有半球形的受力球面，下方设有传力杆，传力杆末端设有受压面。所述受力球面半径与所述驱动关节上的接触圆面半径相同，驱动关节通过接触圆面与控制杆受力球面相接触。
8.进一步地，所述支架上面设有安装凸台，安装凸台上设有用于安装控制部件的紧固腔室以及球形槽。
9.进一步地，所述控制部件上的支撑盖安装在支架上的紧固腔室内，连接方式为粘接或机械螺纹连接。
10.进一步地，所述控制部件上的密封圈位于驱动关节与支撑盖之间。
11.所述控制部件上的编码器固定在pcb板上，pcb板另一面设有传感器支架，传感器支架靠近控制杆一侧设有压力传感器。
12.进一步地，所述pcb板上设有柔性电路板、中间孔、安装孔、传感器支架以及编码器；所述传感器支架上安装压力传感器；传感器支架通过四个引脚固定在pcb板上，压力传感器顶部正对中间孔。所述pcb板另一侧设有编码器，编码器中间有输入孔，传力杆穿过输入孔后另一端与压力传感器接触。
13.进一步地，所述驱动轮整体成圆柱轮状，截面为椭圆状，上面设有凹槽、输入孔、第一工艺槽以及第二工艺槽。所述凹槽中间设有输入孔，用于与驱动关节上的输入手柄连接，第一工艺槽沿着驱动轮边缘圆周上等距分布，第二工艺槽位于驱动轮另一侧中间位置。
14.进一步地，所述卧式表冠上的控制部件以及驱动轮与地坪线成一定夹角，角度范围为0度到90度。
15.本发明提供的技术方案的有益效果是：1、该卧式表冠采用卧式结构设计，打破了市面上现有手表的常规操作，能够用单手实现波动和按压操作，操作方式更符合更人机工程学，克服了传统表冠结构缺陷，给用户带来了更好的体验。
16.2、该卧式表冠采用卧式结构设计节省表内空间，并通过使控制部件倾斜一定角度可以进一步节省表内空间。
17.3、该卧式表冠采用一个球形关节作为输入，实现了旋转和按压两种功能，同时能做到结构的防水密封。
18.4、该卧式表冠采用球形关节以及杠杆原理能够把压力传感器的微小位移放大到输入端，从而进一步提升用户体验。
19.5、该卧式表冠结构小巧紧凑，集成度高，可用作于大部分智能穿戴设备的输入装置。
附图说明
20.图1为一种卧式表冠整体结构图；图2为一种卧式表冠支架结构图；图3为一种卧式表冠控制部件外形图；图4为一种卧式表冠控制部件爆炸图；图5为一种卧式表冠控制部件剖面图；图6为控制部件驱动关节结构图；图7为控制部件控制杆结构图；图8为控制部件支撑盖结构图；图9为压力传感器安装示意图；图10为编码器安装示意图；图11为驱动轮结构图；图12为一种卧式表冠剖面图；图13为一种卧式表冠安装图；
图14为一种卧式表冠外观示意图；附图中，各标号所代表的部件列表如下：1：支架；10：安装凸台；11：紧固腔室；12：球形槽；13：第一固定孔；14：第二固定孔；2：控制部件；20：驱动关节；200：球体关节；201：锥面孔；202：接触圆面；203：输入手柄；21：控制杆；210：支撑环；211：受力球面；212：增阻槽；213：传力杆；214：受压面；22：压力传感器；220：压力膜片；23：支撑盖；230：腔室；231：支撑球面；232：通孔；233：密封槽；24：编码器；240：第一输入孔；25：pcb板；250：柔性电路板；251：中间孔；252：安装孔；26：传感器支架；260：引脚；27：密封圈；28：弹簧；3：驱动轮；30：凹槽；31：第二输入孔；32：第一工艺槽；33：第二工艺槽；4：紧固件；5：上表壳；6：下表壳。
具体实施方式
21.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
22.针对已有表冠的缺点，本发明实施例设计了一种卧式表冠，采用了卧式驱动轮作为输入，能够用单手实现波动和按压操作，并且结构小巧紧凑，不仅给用户带来更好的体验，还节省了表内空间。
23.为了实现上述目的，参见图1，本发明实施例提供了一种卧式表冠，包括：支架1、控制部件2、驱动轮3以及紧固件4；控制部件2穿过支架1，一端用紧固件4固定在支架1上，另一端与驱动轮3相连接。支架1安装在表内，用于支撑控制部件2以及驱动轮3，驱动轮3用于输入转动以及压力信号，控制部件2用于将驱动轮3输入的转动和压力信号转换为电信号，从而用于实现智能手表的选择和切换功能。
24.其中，支架1结构如图2所示，上面设有安装凸台10，安装凸台10上设有用于安装控制部件2的紧固腔室11以及球形槽12、球形槽12的作用在于能够辅助控制部件2把驱动轮3的输入转换成转动和直线两种运动，后面结合其他组件进一步详细说明。除此之外，支架1上还设有用于固定控制部件2的第一固定孔13以及用于把卧式表冠安装在表内的第二固定孔14。
25.图3至5中提供了一种控制部件2的外形结构图、爆炸图以及剖面图，控制部件2由驱动关节20、控制杆21、支撑盖23、编码器24、pcb板25、传感器支架26、密封圈27、弹簧28以及压力传感器22组成；驱动关节20一端与控制杆21以及支撑盖23相接触，控制杆21从支撑盖23中间穿过且与支撑盖23同轴，中间通过预紧弹簧28相连接。支撑盖23安装在支架1上的紧固腔室11内，连接方式为粘接或机械螺纹连接，具有支撑弹簧28和驱动关节20的作用，进一步地，驱动关节20与支撑盖23之间设有密封圈27，用于防水密封。控制杆21穿过支撑盖23后又穿过编码器24，末端与压力传感器22相接触。编码器24固定在pcb板25上，pcb板另一面设有传感器支架26，传感器支架26靠近控制杆21末端一侧设有压力传感器22。pcb板25安装在支架1上的第一固定孔13上。控制部件2的作用是能够把驱动轮3的旋转和按压输入转换成两种电信号，既编码器24的输出信号和压力传感器22的输出信号。具体来说驱动关节20能够自由作球面旋转运动，当驱动关节20旋转轴方向与控制杆21对称轴重合时输出为转动，控制杆21随着驱动关节20的转动一同转动，从而带动编码器24工作。当驱动关节20转动方向与控制杆21对称轴方向垂直时输出为直线运动，控制杆21随着驱动关节20的转动沿对
称轴方向上下作直线运动，从而控制杆21能够触发末端压力传感器22工作。
26.为实现控制部件2的两种输出模式，本实施例提供了一种外形成球形的驱动关节20，如图6所示。驱动关节20上设有球体关节200，球体关节200上方又设有锥面孔201，锥面孔201底部设有接触圆面202，球体关节200另一端设有输入手柄203。球体关节200具有球形外表面，刚好与支架1上的球形槽12相配合，受到向下运动限制。向上运动限制通过支撑盖23完成，从而驱动关节20只能作转动，而无法实现平动。锥面孔201以及锥面孔201底部的接触圆面202形成向下凹陷的锥形孔，用于把驱动关节20的运动传递给控制杆21。接触圆面202为球形表面，边缘与锥面孔201下边沿相切，中心位于球体关节200球心上方。输入手柄203用于与驱动轮3连接，并把驱动轮3的输入传递给球体关节200。
27.为了实现控制部件2内部运动传递，图7中提供了一种控制杆21，包括支撑环210、受力球面211、增阻槽212、传力杆213以及受压面214；支撑环210外形成圆环状，上方设有半球形的受力球面211，下方设有固定横截面的传力杆213，传力杆213末端设有受压面214。受力球面211半径与驱动关节20上的接触圆面202半径相同，驱动关节20通过接触圆面202与控制杆21受力球面211相接触，从而通过两个接触面之间的摩擦力把转动传递到控制杆21上，为了增加接触面的摩擦阻力，受力球面211上设有增阻槽212，增阻槽212形状为线条状凹槽，线条凹槽截面为锥形或其他形状，方向从受力球面211顶部延伸到支撑环210一侧，增阻槽212以圆周阵列的方式填充受力球面211的表面。增阻槽212的作用只有在受到垂直于其分布方向的运动时才突现出来。比如为使得控制杆21沿着对称轴线旋转，驱动关节20需要转动，当球体关节200上的接触圆面202转动方向与受力球面211上的增阻槽212分布方向是垂直时，受力球面211能够获得最大的摩擦阻力（驱动力），从而在球体关节200带动下控制杆21同步转动，实现了从驱动关节20的转动到控制杆21旋转运动的目的。另一方面，支撑环210上远离受力球面211一侧与弹簧28相接触，弹簧28处于压缩预紧状态，在弹簧28的推力作用下进一步增加了受力球面211与接触圆面202之间的摩擦阻力。
28.当驱动关节20转动，但旋转中心线与控制杆21对称轴线方向垂直时，球体关节200上的接触圆面202转动方向与受力球面211上的增阻槽212分布方向不在是垂直的，从而增阻槽212不再提供增加阻力的功能，这种阻力减少的特征刚好有力实现控制杆21的上下移动。在前面所述的转动过程中，球体关节200通过上面的锥面孔201挤压控制杆21上方受力球面211，受力球面211在挤压作用下脱离接触圆面202，沿着锥面孔201远离球体关节200球心的方向运动，从整体来看相当于控制杆21在向上运动，实现了从驱动关节20的转动到控制杆21直线运动的目的。
29.如图8所示，支撑盖23上设有腔室230、支撑球面231、通孔232以及密封槽233；腔室230用于放置弹簧28，弹簧28另一端顶在控制杆21上的支撑环210上，通孔232位于腔室230底部中心位置，控制杆21上的传力杆213刚好从通孔232中间穿过。腔室230上面设有支撑球面231，主要作用是支撑驱动关节20上的球体关节200，并同时保证其球面滑动，支撑球面231外侧设有密封槽233，用于安装密封圈27。
30.控制部件2另一端设有pcb板25，参见图5、9、10。pcb板25上设有柔性电路板250、中间孔251、安装孔252、传感器支架26以及编码器24；传感器支架26上安装压力传感器22，压力传感器22可采用电感式压力传感器，电容式压力传感器或者电阻式压力传感器，本技术实施例不做限定。传感器支架26通过四个引脚260固定在pcb板25上，压力传感器22顶部正
对中间孔251。压力传感器22上设有压力膜片220，压力膜片220与控制杆21末端的受压面214相接触，当控制杆21上下移动时通过受压面214触发压力膜片220，从而触发压力传感器22工作。pcb板25另一侧设有编码器24，编码器24可采用旋转型光电编码器。编码器24中间有第一输入孔240，第一输入孔240形状与传力杆213截面形状相同，从而能够把控制杆21的转动传输到编码器24上，传力杆213穿过第一输入孔240后另一端与压力传感器22接触。柔性电路板250与压力传感器22以及编码器24通过电学方式耦合在一起，柔性电路板250把压力以及编码器信号传输到表内控制器上。
31.图11中给出了驱动轮3结构图，整体成圆柱轮状，截面为椭圆状，上面设有凹槽30、第二输入孔31、第一工艺槽32以及第二工艺槽33。凹槽30与支架1上的安装凸台10相配合，主要作用是节省空间。凹槽30中间设有第二输入孔31，用于与驱动关节20上的输入手柄203连接，连接方式可采用站粘或其他机械连接方式。第一工艺槽32沿着驱动轮3边缘圆周上等距分布，本实施例对数量不作限制。第二工艺槽33位于驱动轮3另一侧中间位置，主要作用是限位和美观。
32.图12中展示了实施例中一种卧式表冠的剖面图，卧式表冠上的控制部件2以及驱动轮3与地平线成一定夹角，角度范围为0度到90度，本实施例中设为20度。工作时，驱动轮3受到两种力的作用，一种是常规的沿轴旋转驱动轮3的波动作用，另一种是向下或斜向下倾斜的下压作用。第一种作用力效果与传统表冠上旋钮旋转的作用一样，实现一种旋转输入，但在本实施例中所采用的原理有所不同，本实施例中所采取的方案是所输入的转动经过驱动轮3传递到控制部件2上的驱动关节20上，驱动关节20又通过摩擦力带动控制杆21转动，从而带动编码器24工作。当驱动轮3受到向下或斜向下倾斜的压力作用时，驱动关节20以球体关节200球心作为中心，围绕以垂直于画面，同时过球体关节200球心的轴线作为转动轴作旋转运动，驱动关节20转动时使得控制杆21末端受力球面211向上滑动，从而实现触发压力传感器22，此过程中弹簧28受到压缩力，当驱动轮3上的向下或斜向下的压力消失时控制杆21在弹簧28的作用下复位，完成一次触发压力传感器22的动作。
33.本实施例中还提供了卧式表冠安装示意图，如图13、14所示，卧式表冠上的驱动轮3位于上表壳5与下表壳6之间，通过侧面的工艺孔露在外面。
34.本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
35.本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
36.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种卧式表冠，其特征在于，包括：支架、控制部件、驱动轮以及紧固件；控制部件穿过支架，一端用紧固件固定在支架上，另一端与驱动轮相连接；所述控制部件包括：驱动关节、控制杆、支撑盖、编码器、pcb板、传感器支架、密封圈、弹簧以及压力传感器；所述驱动关节一端与控制杆以及支撑盖相接触，控制杆从支撑盖中间穿过，通过弹簧相连接，所述控制杆穿过支撑盖后又穿过编码器，末端与压力传感器相接触；所述密封圈位于驱动关节与支撑盖之间，所述编码器固定在所述pcb板上，pcb板另一面设有所述传感器支架，传感器支架靠近控制杆一侧设有压力传感器；所述驱动关节上设有球体关节，所述球体关节上方设有锥面孔，所述锥面孔底部设有接触圆面，所述球体关节另一端设有输入手柄，所述球体关节具有球形外表面；所述控制杆包括：支撑环、受力球面、增阻槽、传力杆以及受压面；所述支撑环外形成圆环状，上方设有半球形的受力球面，下方设有传力杆，传力杆末端设有受压面，所述受力球面半径与所述驱动关节上的接触圆面半径相同，驱动关节通过接触圆面与控制杆受力球面相接触，所述增阻槽位于受力球面上。2.根据权利要求1所述的卧式表冠，其特征在于，所述支架上面设有安装凸台，安装凸台上设有用于安装控制部件的紧固腔室以及球形槽。3.根据权利要求1所述的卧式表冠，其特征在于，所述控制部件上的支撑盖安装在所述支架上的紧固腔室内，连接方式为粘接或机械螺纹连接。4.根据权利要求1所述的卧式表冠，其特征在于，所述控制部件上的所述pcb板上设有柔性电路板、中间孔、安装孔、传感器支架以及编码器；所述传感器支架上安装压力传感器，所述传感器支架通过四个引脚固定在pcb板上，压力传感器顶部正对中间孔；所述pcb板另一侧设有编码器，编码器中间有输入孔，传力杆穿过输入孔后另一端与压力传感器接触。5.根据权利要求1所述的卧式表冠，其特征在于，所述驱动轮整体成圆柱轮状，截面为椭圆状，上面设有凹槽、输入孔、第一工艺槽以及第二工艺槽，所述凹槽中间设有输入孔，用于与驱动关节上的输入手柄连接，第一工艺槽沿着驱动轮边缘圆周上等距分布，第二工艺槽位于驱动轮另一侧中间位置。

技术总结
本发明公开了一种卧式表冠，包括：支架、控制部件、驱动轮以及紧固件，控制部件穿过支架，一端用紧固件固定在支架上，另一端与驱动轮相连接。所述控制部件包括：驱动关节、控制杆、支撑盖、编码器、PCB板、传感器支架、密封圈、弹簧以及压力传感器；所述驱动关节一端与控制杆以及支撑盖相接触，控制杆从支撑盖中间穿过，通过弹簧相连接，所述控制杆穿过支撑盖后又穿过编码器，末端与压力传感器相接触。采用卧式驱动轮作为输入，能够用单手实现波动和按压操作，且结构小巧紧凑，不仅给用户带来更好的体验，还节省了表内空间。还节省了表内空间。还节省了表内空间。


技术研发人员：陈泽鹏
受保护的技术使用者：深圳市微克科技有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/8/1