CN106997818B

CN106997818B - 开关和键盘

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Publication number: CN106997818B
Application number: CN201610045759.0A
Authority: CN
Inventors: 赵克龙; 雷鹏飞; 杨平
Original assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Current assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2020-02-28
Anticipated expiration: 2036-01-22
Also published as: US10879020B2; WO2017127437A1; CN106997818A; US20180366285A1; EP3405967A1

Abstract

提供了一种开关、键盘以及相关联的方法。在一个实施方式中，该开关包括具有突出部的壳体，该突出部被配置为在基底上形成的开孔中被接纳，可操作为相对于壳体移动的插塞，位于壳体中的第一接触构件，以及从壳体的突出部延伸的第二接触构件。第二接触构件可操作为至少部分基于插塞在第一方向上被移动而形变到预定义的程度以电气接触第一接触构件。该开关提供了用于机械开关的低矮外观但并不妥协平滑性以及快速响应的敲击动作，使得可以提供简洁的设计，同时维持输入体验和耐用性。也提供了键盘。

Description

开关和键盘

背景技术

开关可以被用在诸如键盘或游戏手柄之类的许多输入设备以接收用户输入。开关、特别是机械开关应当被提供有具有鲁邦性的且耐用的机构，其被设计用于允许数百万次输入。

发明内容

根据本文描述的主题的实施方式，提供了一种具有低矮外观的开关。该开关包括具有突出部的壳体，该突出部被配置为在基底上形成的开孔中被接纳，可操作为相对于壳体移动的插塞(plunger)，位于壳体中的第一接触构件，以及从壳体的突出部延伸的第二接触构件。第二接触构件可操作为至少部分基于插塞在第一方向上被移动而形变到预定义的程度以电气接触第一接触构件。根据本文描述的主题的实施方式的开关能够提供用于机械开关的低矮外观但并不妥协平滑性以及快速响应的敲击动作，使得可以提供简洁的设计，同时维持输入体验和耐用性。

本发明内容被提供以用于以简化形式介绍概念的选择，其在以下的具体实施方式中将做出进一步的描述。本发明内容并不旨在识别要求保护的主题的管件特征或者核心特征，其也并不旨在被用来限制要求保护的主题的范围。

附图说明

图1图示了根据本文描述的主题的一种实施方式的开关的示意图；

图2图示了根据本文描述的主题的一种实施方式的开关的示例的剖视图；

图3图示了图2的开关的插塞的透视图；

图4图示了图2的开关的第一接触构件的透视图；

图5图示了根据本文描述的主题的一个实施方式的键盘的框图；以及

图6图示了根据本文描述的主题的各种实施方式的开关的制造方法的流程图。

在全部附图中，相同或相似的附图标记被用来指代相同或相似的要素。

具体实施方式

现在将参考数个示例实施方式对本文描述的主题进行讨论。这些实施方式仅出于使得本领域技术人员更好地理解本文描述的主题的目的而进行讨论，而不是对本主题的范围做出任何限制。

术语“包括”和其变体应被认为是开放性术语，其意味着“包括但不限于”。术语“或”应被认为是“和/或”，除非上下文另有明确说明。术语“基于”应被认为是“至少部分基于”。术语“一个实施方式”和“一实施方式”应被认为是“至少一个实施方式”。术语“另一实施方式”应被认为是“至少一个其它实施方式”。除非另外指定或限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦接”及其变体被广义地使用并且包括直接和间接的安装、连接、支撑和耦接。此外，“连接”和“耦接”并不限于物理或机械的连接或耦接。在以下描述中，相同的附图标记和标注被用来描述在图1至6的多个视图中相同的、相似的或对应的部分。其它明确的和隐含的定义会包含在下文中。

开关被广泛使用在各种设备中。例如，键盘通常使用多于一百个键以用于输入各种字符。每个键或开关对应于特定的字符，使得一旦该键或开关被闭合则将生成对应的信号。这样的开关可以以机械或电子的方式被实现。机械开关被广泛地选择，因为终端用户可以实际感受到开关是否已经被按下，这加快了打字速度。由于它们机械结构的影响，不同的开关提供不同的敲击动作。精巧设计的开关允许快速的响应以及平滑的敲击动作，因而可实现有利的产品。

机械开关或键通常要求具有一定高度以提供足够的空间用于其按钮行进并且用于其内部机构以具有鲁棒性的方式被构造。机械开关或键的减小的厚度或高度是期望的，因为这样的低矮键将改进产品的外观。然而，机械开关的大小通常难以减小，因为这可弱化或妥协开关的机械性能。例如，高度的减小通常妥协耐用性和按键体验。

图1图示了根据本文描述的主题的一种实施方式的开关100的示意图。开关100仅被描述为用于说明的目的，而不是对本文描述的主题的范围做出任何限制。具有不同结构的不同实施方式可以实现本文描述的主题的目的和概念。

如图所示，开关100包括插塞110和壳体120，使得插塞110在被安装到壳体120时可以相对于壳体120移动。插塞110可以被设计为被用户按压，同时壳体被固定或可拆除地固定到诸如键盘或游戏手柄之类的设备的基板200(例如，印刷电路板PCB)。换言之，插塞110被用来接受施加在其上的力，以便于相对于壳体120进行往复移动。插塞110可以被定位为完全在壳体120之外或者部分在壳体120之外。即，插塞110可以或可以不占据由壳体120的周界限定的一定空间。

在该实施方式中，弹性构件130可以被设置在插塞110与壳体120的内底表面之间。弹性构件130可以以弹性构件130的一端被固定到插塞110的底部上而另一端被固定到壳体120的内表面上的方式而被设置在壳体120以内。弹性构件130可以以各种形式被构建，诸如螺旋弹簧。当开关100被安装到基板200时，随着插塞110向着壳体120的内底表面移动或向着基板200移动，弹性构件130可以被压缩。将理解的是，被施加到插塞110的反作用力可逐渐增大。如果用户停止按压插塞110，由弹性构件130施加的反作用力将导致插塞110回到其静止位置。要理解的是，弹性构件130可以被能够使插塞130回到其静止位置的任何构件替代。即，可以不是弹性的构件在一些情况下也是可能的。

在壳体120以内，存在配合到基板200的开孔210中的突出部121，由此将开关100固定到基板200。在一些实施方式中，基板200可以包括若干开孔210以接纳构建有突出部121的多个开关100。在一些实施方式中，基板200上的开孔210可以具有相同的大小，使得相同类型的开关100能够被配合到基板200的开孔210中的每个开孔中。

如图1所示，第一接触构件140被设置在壳体120中，其从壳体120的突出部121延伸。第一接触构件140可以延伸通过壳体120的大部分高度，直到其达到壳体120的内顶表面。在图示的示例中，第一接触构件140被简化为可以在插塞110在第一方向D₁移动时向着第二接触构件150在第二方向D₂上被偏斜的细长构件。在该示例中，第二方向D₂基本上垂直于第一方向D₁。当力在第二方向D₂上被施加在图示的细长构件时，初始直的细长构件被偏斜成曲线。如果第一接触构件140被偏斜或形变至预定义的程度，第一接触构件140和第二接触构件150形成彼此之间的电连接。即，第一和第二接触构件140和150彼此电接触。基板200可以包括在突出部121附近的附加的接触触点以用于连接到第一接触构件140和第二接触构件150。因此，在第一接触构件140与第二接触构件150之间的电连接被形成时，指示开关100被激活的信号可以穿过或被生成。

要理解的是，第一接触构件140和第二接触构件150不必是竖直或垂直于基板200的。此外，第一接触构件140不必在垂直于第一方向D₁的方向上移动。即，第二方向D₂不必正交于第二方向D₂。

如上所述，壳体120的突出部121被设置以用于将开关100安装到基板200的开孔210。以此方式，占据基板200的一部分的额外空间被提供以用于容纳第一接触构件140。换言之，即使壳体120在基板200以上的长度被减小，第一接触构件140被确保具有易于贡献偏斜/形变(即，足够软)的长度，因为特定的布置利用基板200的切除部分(开孔210)。其结果是，第一接触构件140仍可以被构建具有适当的弹性，允许第一接触构件140被往复形变数百万次而没有疲劳。第二接触构件150可以或可以不是刚性的，并且其不必从突出部121延伸。

将从以上描述领会的是，根据本文描述的主题的开关的布置和配置提供了待被安装到设备的基板的低矮开关。壳体120可以包围弹性构件130、第一接触构件140以及第二接触构件150，因而可以获得从开关100的顶部所见简洁的设计。

图2示出了根据本文描述的主题的一种实施方式的开关100的示例的剖视图。图3图示了图2的插塞110的透视图。图4图示了图2的第一接触构件140的透视图。在该实施方式中，基板200被设置在开关100的底部处以用于支撑整个结构，并且开关100通过将突出部121配合到基板200的开孔210而被定位到基板200上。

如图2所示，在该实施方式中，壳体120包括基底123和周壁122。基底123和周壁122的形状、大小和形式并不被限制，只要它们可以被配合到彼此。壳体120可以包括诸如钩(未示出)之类的构件以便于防止插塞110在用户不按压插塞110时通过弹性构件130移动出壳体120。突出部121被形成在基底123上。在一些实施方式中，突出部121可以被形成为壳体120的基底123的一部分。圆柱部124可以被形成在壳体120的基底123上，特别是在基底123的中间处。圆柱部124和壳体120在基底123被固定到周壁122时可以是同轴的。圆柱部124也可以相对于插塞110被同轴地定位。弹性构件130被示出为围绕圆柱部124的螺旋弹簧，使得其可以大致被定位在壳体120的中心，因为圆柱部124被定位在壳体以内的中心。因此，开关100可以具有用于圆柱部124、周壁122、弹性部130以及插塞110共同的中心线，其与第一方向D₁平行。

在一个实施方式中，如上所述，弹性构件130可以是螺旋弹簧或盘簧，以便于提供对施加在插塞110上的力的快速响应。可替代地，在其它实施方式中，也可以使用向敲击动作提供响应的反作用力的任何其它弹性构件。弹性构件130可以是能够被线性压缩的，因而敲击动作是平滑的。附加地，弹性构件130环绕圆柱部124，其可允许弹性构件130的更大尺寸。其结果是，可以实现更好感觉但又低矮的弹性构件130。

光源300可以设置在基板200上。在一个实施方式中，在开关100被安装到基板之后，光源300相对于壳体120或者插塞110居中。换言之，光源300可以坐落在如上所述的中心线上。在一些情况下，光源300和插塞110可以沿着平行于中心线(或平行于图1中所见的第一方向D₁)的线被定位。光源300可以是发光二极管(LED)或者能够发射期望的光的其它合适的源。在一个示例中，圆柱部124的至少一部分以及插塞110的至少一部分沿着中心线(或者在图1中所见的第一方向D₁上)是光学透明的，使得来自光源300的光或射线能够沿着中心线穿过圆柱部124和插塞110并离开开关100。即，插塞110的中心部可以被光源300照亮。在现有产品中，由于结构限制，键仅可偏离中心线而被照亮。根据本文描述的主题的结构允许键(开关)的中心定位的照明，并因而允许可以通过将印刷文字在插塞上置于中间而实现的更好的外观。

在图2中图示的示例中，第一接触构件140从突出部121延伸，经过周壁122的高度，上至壳体120的内上表面(或者周壁122)。随后，第一接触构件140向下延伸到某程度。结果，第一接触构件140被形成为倒“U”形，如图2中所示。然而，要理解的是，由图2所示的形状仅仅是示例，还可存在适用于第一接触构件140的其它形状。当插塞110不被用户按压即处于其静止位置时，第一接触构件140被插塞110的接合构件111弯曲或偏斜。由此，弯曲或偏斜的第一接触构件140并不电气连接到第二接触构件150。

当插塞110被用户向着基板200推动或按压时，接合构件111可以允许第一接触构件140的末端向着第二接触构件150逐渐移动，直到第一和第二接触构件140和150被电连接。换言之，接合构件111可操作为至少部分基于插塞110在第一方向D₁上被移动，而在第二方向D₂上形变第二接触构件140，如以上参照图1所解释的。当用户停止按压插塞110时，插塞110将被弹性构件130推回到其静止位置，因此接合构件111将第一接触构件140从第二接触构件150断开。通过插塞110以及其接合构件111的上述运动，第一接触构件140可以被连接到第二接触构件150或从第二接触构件150断开。由此，开关100可以被平滑地操作。

在该实施方式中，突出部121延伸通过基板200的厚度以允许尽可能地利用空间以容纳第一和第二接触构件140、150。第一和第二接触构件140、150中的每一个均能够形成与设备的附加引脚的可拆卸电连接，使得电流流经连接在一起的第一和第二接触构件140、150。在该方面，开关100可以被认为是压力传感器，其传递指示施加在插塞110上的压力的信号。第一和第二接触构件140、150可以或可以不延伸到突出部121以外，并且它们可以以各种现有的形式被配置为可拆卸地连接到设备的引脚。

如图3和图4所示，插塞110可以具有一对接合构件111、113以用于在一对突出臂142、143处相对于U形回转144而形变第一接触构件140。其结果是，当插塞110在其静止位置时(未被用户按压)，第一接触构件140的触点141将与第二接触构件150分开。至少部分基于插塞110如图2中所示的向下移动，第一接触构件140的该对突出臂142、143将抵靠一对凹部112、114而被定位，使得触点141向着第二接触构件150移动并最终连接到第二接触构件150。

在该实施方式中，第一接触构件140的底部侧145可以在底部被定位在突出构件121的内表面上，并且引脚146可以被设置为穿透突出构件121的底部以便于形成与设备的可拆卸的连接。如前所述，插塞110可以具有在中心线上延伸的光学透明部分，使得在提供光源300的情况下，插塞110的上部115(在图3中被示出的交叉形表面)可以被照亮。因此，待被配合到插塞110的顶部的其上印刷有特定字符的板可以与根据本公开的实施方式的插塞110一起使用。

根据本文描述的主题的实施方式，可以存在一个或多个弹性构件130。在一些实施方式中，单个螺旋弹簧或盘簧可以被用作弹性构件130，如上所述。在可替代的实施方式中，多个弹簧可以被用来作为多个弹性构件130操作。类似地，第一和第二接触构件140、150的数量也不被限制。弹性构件或接触构件的弹性或弹簧常数并不被限制。

如以上所述，根据本文描述的主题的实施方式的开关提供开关的低矮壳体，其能够提供具有允许平滑的以及快速响应的敲击动作的长度的可偏斜接触构件，以便于改进输入体验以及耐用性。同时，开关部件的相对简单的布置方式导致简洁的外观以及简单的组装。

以上示例仅被描述为用于说明的目的，而不是对本文描述的主题的范围做出任何限制。任何附加的或可替代材料可以被用来制作开关的部件。

应当理解的是，“顶”、“底”、“前”、“后”、“侧”等等仅被用来描述附图中部件之间的关系，而不是限制它们的定向或定位。例如，在图2中，插塞110可以被视为位于圆柱部124之上，也可以被视为位于圆柱部124之下。

开关100可以被用在各种设备中。例如，开关100可以被用来形成如图5中所示的键盘。在该实施方式中，键盘包括具有多个开孔210的基板200以及可拆卸地连接到基板的多个键100。每个键包括：具有突出部121的壳体120，该突出部121被配置为在基底200上形成的开孔210中被接纳，可操作为相对于壳体移动的插塞110，位于壳体中的第一接触构件140，以及从壳体的突出部延伸的第二接触构件150。第二接触构件可操作为至少部分基于插塞在第一方向上被移动而形变到预定义的程度以电气接触第一接触构件。每个键100已经参照图1至图4在以上进行了描述，因而对其配置、结构或功能的具体解释将不再重复，因为键100可以与以上所述的开关100相同地构造。

图6图示了根据本文描述的主题的各种实施方式的开关100的制造方法600的流程图。方法600在步骤601开始，在其中提供了壳体，该壳体具有被配置为被接纳在基板上形成的开孔中的突出部。

在步骤602，提供了可操作为相对于壳体移动的插塞。随后，在步骤603，提供了位于壳体中的第一接触构件。最终，在步骤604，提供了从壳体的突出部延伸的第二接触构件。第二接触构件可操作为至少部分基于插塞在第一方向上被移动而形变到预定义的程度以电气接触第一接触构件。每个开关100已经参照图1至图4在以上进行了描述，因而对其配置、结构或功能的具体解释将不再重复，因为开关可以与以上所述的开关100相同地构造。

尽管在以上说明书中操作以特定顺序被描绘，但这并不应该被理解为要求此类操作以示出的特定顺序或以相继顺序完成，或者执行所有图示的操作以获取期望结果。在某些情况下，多任务或并行处理可能是有利的。同样地，尽管上述讨论包含了某些细节，但这并不应解释为限制本文描述的主题的范围，而应解释为对可以针对特定实施方式的特征的描述。在分开的实施方式的上下文中描述的某些特征也可以整合实施在单个实施方式中。另一方面，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以分离地在多个实施方式或者在任意合适的子组合中实施。

虽然本主题已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言进行了描述，但是应当理解，在所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作。相反，上述具体特征和动作被公开作为实现权利要求的示例形式。

Claims

1.一种开关，包括：

壳体，具有突出部，所述突出部被配置为在基板上形成的开孔中被接纳；

插塞，可操作为相对于所述壳体移动；

第一接触构件，位于所述壳体中；以及

第二接触构件，从所述壳体的所述突出部延伸，所述第二接触构件可操作为至少部分基于所述插塞在第一方向上被移动而形变到预定义的程度以电气接触所述第一接触构件。

2.根据权利要求1所述的开关，其中所述第二接触构件从所述突出部延伸到所述壳体的内上表面。

3.根据权利要求1所述的开关，进一步包括：

接合构件，被布置在所述插塞上并且可操作为至少部分基于所述插塞在所述第一方向上被移动而在第二方向上形变所述第二接触构件，所述第二方向与所述第一方向基本上垂直。

4.根据权利要求1所述的开关，进一步包括：

弹性构件，位于所述插塞与所述壳体的内底表面之间，所述弹性构件可操作为至少部分基于在所述第一方向上在所述插塞上施加力而被形变。

5.根据权利要求1所述的开关，其中所述突出部被形成为所述壳体的基底的一部分。

6.根据权利要求4所述的开关，进一步包括：

在所述壳体中的圆柱部，所述圆柱部被形成在所述壳体的基底上。

7.根据权利要求6所述的开关，其中所述弹性构件包括围绕所述圆柱部的螺旋弹簧。

8.根据权利要求6所述的开关，其中所述圆柱部和所述壳体是同轴的。

9.根据权利要求6所述的开关，其中所述插塞的至少一部分以及所述圆柱部的至少一部分在所述第一方向上是光学透明的，以允许从位于所述基板上的光源发射的光穿过所述圆柱部和所述插塞。

10.根据权利要求9所述的开关，其中所述插塞和所述光源沿着平行于所述第一方向的线被定位。

11.一种键盘，包括：

基板，具有多个开孔；

多个键，被可拆卸地连接到所述基板，所述键中的每个键包括：

插塞，可操作为相对于所述壳体移动；

第一接触构件，位于所述壳体中；以及

12.根据权利要求11所述的键盘，其中所述第二接触构件从所述突出部延伸到所述壳体的内上表面。

13.根据权利要求11所述的键盘，其中所述键进一步包括：

14.根据权利要求11所述的键盘，其中所述键进一步包括：

15.根据权利要求11所述的键盘，其中所述突出部被形成为所述壳体的基底的一部分。

16.根据权利要求14所述的键盘，其中所述键进一步包括：

17.根据权利要求16所述的键盘，其中所述弹性构件包括围绕所述圆柱部的螺旋弹簧。

18.根据权利要求16所述的键盘，其中所述圆柱部和所述壳体是同轴的。

19.根据权利要求16所述的键盘，其中所述插塞的至少一部分以及所述圆柱部的至少一部分在所述第一方向上是光学透明的，以允许从位于所述基板上的光源发射的光穿过所述圆柱部和所述插塞。

20.一种方法，包括：

至少部分基于由用户施加在开关的插塞上的力，致使所述插塞相对于所述开关的壳体在第一方向上被移动，所述壳体具有突出部，所述突出部在基板上被形成的开孔中被接纳；以及

致使第二接触构件形变到预定义的程度，以电气接触位于所述壳体中的第一接触构件，所述第二接触构件从所述壳体的所述突出部延伸。