TWI598912B

TWI598912B - 按鍵結構

Info

Publication number: TWI598912B
Application number: TW105139597A
Authority: TW
Inventors: 許建士
Original assignee: 達方電子股份有限公司
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2017-09-11
Also published as: TW201724143A

Description

按鍵結構

本發明關於一種按鍵結構，尤指一種利用磁吸力作為回復力之按鍵結構。

傳統按鍵結構利用於鍵帽下方設置的彈性構件(例如矽膠圓突)，提供鍵帽回復力以直接驅使鍵帽回到原位(即未被按壓時之位置)。為能提供使用者足夠的按壓回饋手感(即使用者按壓時感受之反作用力大小及其變化)，此彈性構件通常體積難以縮小，使得此種按鍵結構難以適用於薄形鍵盤中。此外，採用具有相當體積之彈性構件，亦會影響其他構件(例如用於提供鍵帽上下移動之升降機構)之結構強度及穩定度，此問題於薄形鍵盤中將更形嚴重。因此，除非減損或犧牲鍵帽作動的穩定性或按壓回饋手感，否則此種按鍵結構實難以適用於薄形鍵盤中。

鑑於先前技術中的問題，本發明提供一種按鍵結構，利用能透過磁吸力使按鍵結構作動之一支架，用於對鍵帽升降作動之支架提供磁吸力，以作為鍵帽之回復力，使得該按鍵結構無需如傳統矽膠圓突所需之設置、作動空間，亦能提供使用者足夠的按壓回饋手感。

根據本發明之按鍵結構包含一鍵帽、一底座、一第一支架及一第三支架。該第一支架設置於該鍵帽與該底座之間，該第一支架包含一第一磁吸部，該鍵帽支撐於該第一支架並經由該第一支架以相對於該底座上下移動。該第三支架設置於該鍵帽與該底座之間並包含一支撐部及一第二磁吸部，該第三支架以該支撐部支撐於該底座上，該第二磁吸部位於該鍵帽與該第一磁吸部之間且與該第一磁吸部之間產生一磁吸力。其中，當該鍵帽不受外力按壓時，該磁吸力驅使該第一磁吸部與該第二磁吸部靠近，使得該第一支架及該第三支架穩定支撐於該底座上，以及當該鍵帽受一外力按壓而朝向該底座移動時，該第一支架朝向該底座旋轉使得該第一磁吸部與該第二磁吸部相互遠離。於實作上，該磁吸力的大小不必然僅能由相互作用之結構的尺寸大小決定，亦可由結構的材質而決定，故用於產生該磁吸力之結構可僅佔用相對小的空間來設置及作動，此特性有助於避免過度影響該第一支架的結構強度及作動穩定度，故有助於實施在薄形按鍵結構中。又，該磁吸力隨著該二磁吸部間之距離增加而呈非線性的減少，此特性有助於提供使用者明顯的回饋手感。又，該磁吸力可輕易地透過改變該二磁吸部的材質而獲得所需的大小，亦即能提供使用者足夠的回饋力量。

因此，相較於先前技術，根據本發明之按鍵結構能提供使用者足夠的按壓回饋手感(即使用者按壓時感受之反作用力大小及其變化)，且適於薄形設計，故本發明能有效解決先前技術中目前薄形鍵盤設計面臨的兩難問題。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

請參閱圖1至圖3。根據本發明之一實施例之一按鍵結構1包含一鍵帽10、一底座12、一升降機構14及一第三支架16。鍵帽10設置於底座12之上，升降機構14連接於鍵帽10與底座12之間，使得鍵帽10能經由升降機構14以相對於底座12上下移動。第三支架16設置於鍵帽10與底座12之間，第三支架16與升降機構14透過磁吸力互動以提供復位鍵帽10所需之驅動力。藉此，根據本發明之按鍵結構1無需使用傳統的彈性構件(例如矽膠圓突)以提供鍵帽10所需之回復力，升降機構14仍能可獲得相對大的設置空間，有助於升降機構14的結構強度及作動穩定度。

進一步來說，底座12包含一底板122及疊置於底板122上之一電路板124(例如薄膜電路板)，電路板124具有一開關1242(於圖3中以帶影線之虛線圓圈表示)。升降機構14包含一第一支架142及一第二支架144，均設置於鍵帽10與底座12之間。第一支架142之兩端部142a、142b分別可旋轉地連接至鍵帽10之連接部102底板及122之連接部1222，第二支架144兩端部144a、144b分別可旋轉地連接至鍵帽10之連接部104及底板122之連接部1224，第一支架142與第二支架144相互樞接並形成一剪刀結構，故鍵帽10支撐於第一支架142及第二支架144上並經由第一支架142及第二支架144以相對於底座12上下移動。第一支架142包含一第一磁吸部1422。第三支架16包含相互連接的一第二磁吸部162、一支撐部164及一延伸臂166，第三支架16利用第一支架142之通孔142c以使支撐部164向下伸出，使得第三支架16以支撐部164支撐於底座12(或底板122)上，第二磁吸部162位於鍵帽10與第一磁吸部1422之間，延伸臂166位於鍵帽10與第一支架142之間。於本實施例中，第一支架142之架體1420為一塑膠件，第一磁吸部1422為一磁鐵，嵌入架體1420；第三支架16整體以一磁性材料(可為已磁化之材料或可被磁化之材料)製作，故第二磁吸部162與第一磁吸部1422之間能產生磁性互動。於實作上，第一磁吸部1422亦可改為磁性材料製作，而第二磁吸部162改採磁鐵實現，例如第三支架16整體仍以一金屬板件製作本體，並黏附一磁鐵作為第二磁吸部162。此外，前述磁吸部1422、162亦不以單一材質結構為限，複合結構亦可。另外，於本實施例中，第一支架142之端部142b於與連接部1222連接處，沿旋轉軸(即大致相當於第一支架142與連接部1222相對旋轉的軸向)向外延伸一突柱142d，有助於提昇第一支架142相對於連接部1222旋轉之穩定度。

請併參閱圖4至圖6，其中支撐部164隱藏的輪廓以虛線繪示於圖中。於按鍵結構1中，於鍵帽10受一外力F0(以箭頭表示於圖中)按壓而朝向底座12之移動中，鍵帽10自一初始位置(相當於鍵帽10未被按壓時，如圖4所示)、經過一觸發位置(如圖5所示)移動至一按壓位置(如圖6所示)。第二磁吸部162與第一磁吸部1422相對設置並產生一磁吸力F1(以雙箭頭表示於圖中)，使得第二磁吸部162與第一磁吸部1422具有相互靠近的趨勢。當鍵帽10不受外力F0按壓時，磁吸力F1驅使第一磁吸部1422與第二磁吸部162靠近，使得鍵帽10自按壓位置、經過觸發位置回復至初始位置且第一支架142及第三支架16穩定支撐於底座12上。雖於本實施例中，第一磁吸部1422與第二磁吸部162因實際的結構配置而未能緊密相互貼合，但磁吸力F1仍足使第一支架142與第三支架16穩定結合。於實作上，亦可透過改變結構配置使得第一磁吸部1422與第二磁吸部162能緊密相貼合，更能提昇第一支架142與第三支架16因磁吸力F1而結合之穩定度。就機構邏輯而言，第一支架142與第三支架16透過第一磁吸部1422與第二磁吸部162的相吸作用而呈現暫時性的固定連接結構，第一支架142以其端部142b連接於底板122，第三支架16以其支撐部164抵接於底板122，故此時第一支架142與第三支架16形成一狀態固定的結構，而能穩定支撐於底座12上。當鍵帽10受外力F0按壓而朝向底座12移動時(例如使用者以手指按壓鍵帽10)，第一支架142朝向底座12旋轉使得第一磁吸部1422與第二磁吸部162相互遠離；此時，第一支架142與第三支架16不再是固定連接結構，而是能相對運動的。

延伸臂166放置於第一支架142上，延伸臂166具有一觸發部166a，可自第一支架142之一通孔142e向下伸出(即朝向開關1242突出)，使得當鍵帽10受外力F0按壓而朝向底座12移動時，觸發部166a能觸發開關1242。於本實施例中，支撐部164抵接底板122，故抵接處可視為第三支架16相對於底板122之旋轉中心，亦即支點(以十字標記表示於圖中)。以延伸臂166、第二磁吸部162及支點於底板122上之投影來看，第二磁吸部162之質心位於延伸臂166之質心與支點之間，故磁吸力F1原則上會驅使支撐部164保持抵接底板122且延伸臂166原則上保持抵靠第一支架142。以圖4至圖6之視角而言，於鍵帽10受外力F0而朝向底板122自初始位置、經過觸發位置移動至按壓位置移動的過程中，第一支架142順時針旋轉，第一磁吸部1422遠離第二磁吸部162。第三支架16受到磁吸力F1的作用而有逆時針旋轉的傾向，於觸發部166a接觸開關1242前，延伸臂166保持接觸第一支架142。當鍵帽10位於觸發位置時，觸發部166a接觸並觸發開關1242。於觸發部166a接觸開關1242後，雖第一支架142持續隨著鍵帽10的向下移動而旋轉，但第三支架16原則上不再旋轉，且延伸臂166與第一支架142分開。於鍵帽10自觸發位置移動至按壓位置，觸發部166a保持接觸開關1242。此外，於鍵帽10自觸發位置至按壓位置移動時，第三支架16原則上不再旋轉，故觸發部166a對開關1242的觸發施力實質上不會增加(忽略磁吸力F1變化對該觸發施力的影響)，此可保護開關1242的結構，延長使用壽命。另外，於鍵帽10自初始位置移動至觸發位置時，延伸臂166受到磁吸力F1的作用，接觸並施一力F2(以箭頭表示於圖中)於第一支架142，有助於第一支架142的順時針旋轉。當鍵帽10不受外力F0按壓時(例如使用者手指移離鍵帽10)，磁吸力F1驅使第一磁吸部1422與第二磁吸部162靠近，使得第一支架142及第三支架16相接觸並穩定支撐於底座12上(如圖4所示)；其中，磁吸力F1驅使第一支架142逆時針旋轉亦同時驅使第三支架16順時針旋轉，使得鍵帽10自按壓位置、經過觸發位置回復至初始位置。

於本實施例中，按鍵結構1於鍵帽10經過觸發位置時，觸發部166a觸發開關1242，故可提供兩階段的按壓操作，增加按鍵結構1輸入的多樣式(例如按鍵結構1另具有一觸發部，用以於鍵帽10位於按壓位置時，觸發電路板124之另一個開關)。但本發明不以此為限。例如透過設計觸發部166a突出第一支架142伸出的長度或開關1242(或觸發部166a)之設置位置，使得觸發位置與按壓位置重合，亦即鍵帽10只有兩種狀態(即被按壓或未被按壓)。

請參閱圖7至圖9，其中圖8及圖9之剖面位置相當於圖1中線X-X之位置，且支撐部164隱藏的輪廓以虛線繪示於圖中。按鍵結構3與按鍵結構1結構大致相同，故按鍵結構3沿用按鍵結構1之元件符號，關於按鍵結構3中元件之說明，請亦參閱關於按鍵結構1中相同命名元件之說明。按鍵結構3與按鍵結構1之主要差異在於按鍵結構3之第三支架36不再負擔觸發開關1242的作動，而由按鍵結構3之升降機構34之第一支架342負擔。第一支架342對應開關1242包含一觸發部142f，觸發部142f自架體1420朝向開關1242突出。當鍵帽10受外力F0按壓而朝向底座12移動時，觸發部142f觸發開關1242。於本實施例中，鍵帽10僅具有兩種位置，一是初始位置(即鍵帽10未被按壓時)，另一是按壓位置，這也是觸發位置(即鍵帽10被按壓後)。另外，於本實施例中，第三支架36仍保有延伸臂166，故於鍵帽10自初始位置移動至按壓位置(或謂觸發位置)時，延伸臂166受到磁吸力F1的作用，保持接觸並施一力F2(以箭頭表示於圖中)於第一支架342，亦有助於第一支架342的順時針旋轉。

請參閱圖10至圖12，其中圖11及圖12之剖面位置相當於圖1中線X-X之位置。按鍵結構5與按鍵結構3結構大致相同，故按鍵結構5沿用按鍵結構3之元件符號，關於按鍵結構5中元件之說明，請亦參閱關於按鍵結構3中相同命名元件之說明。按鍵結構5與按鍵結構3之主要差異在於按鍵結構5之第三支架56除了不再負擔觸發開關1242的作動外，也沒有延伸臂166，故按鍵結構5之升降機構54之第一支架542僅與第三支架56之第二磁吸部162互動；其中支撐部564隱藏的輪廓以虛線繪示於圖11及圖12中。同樣的，第三支架56仍可透過第二磁吸部162與第一磁吸部1422間產生的磁吸力F1提供鍵帽10回復力及與第一支架34於鍵帽10未被按壓時於底座12上形成穩定的支撐結構。此外，於本實施例中，第三支架56無需隨著鍵帽10相對於底座12的移動而移動，第三支架56以支撐部564固定於底板122上，其中支撐部564卡於底板122之突柱1226間。但本發明不以此為限，例如第三支架56仍得以可旋轉的方式連接於底板122上，如前述第三支架16、36之支撐部164抵接底板122之情形。

於前述實施例中，第三支架16、36以支撐部164抵接底板122為例，但本發明不以此為限。原則上，只需第三支架16、36可旋轉地支撐於底座12上，不限於抵接的方式，皆可使得當鍵帽10受外力F0而朝向底座12時，磁吸力F1驅使延伸臂166朝向底座12施力於第一支架142、342。例如樞接，或以容許彈性的彎曲的連接結構或材料連接第三支架16、36與底板122，亦可實現前述可旋轉地連接，進而使第三支架16、36能相對於底座12旋轉。

另外，當第三支架(例如第三支架36、56)無需用於觸發開關1242時，第三支架無需隨著鍵帽10的上下移動而旋轉；換言之，第三支架可採相對於底座12固定設置的方式，例如黏附於底座12(或底板122)、由底板122之一部分向上突出形成第三支架(例如由一金屬板件衝壓成形，同時形成底板122及第三支架56'，如圖13所示)。

另外，於前述各實施例中，鍵帽10經由第一支架142及第二支架144水平支撐於底座12上，但本發明不以此為限。於實作上，鍵帽10相對於底座12上下移動不限於水平上下移動，鍵帽10上下擺動亦能相對於底座12具有不同的位置，故邏輯上鍵帽10的上下擺動亦可視包含鍵帽10相對於底座12的上下移動。請參閱圖14至圖16，其中圖14至圖16之剖面位置相當於圖1中線X-X之位置，其中支撐部164隱藏的輪廓以虛線繪示於圖中。按鍵結構7與按鍵結構1結構大致相同，故按鍵結構7沿用按鍵結構1之元件符號，關於按鍵結構7中元件之說明，請亦參閱關於按鍵結構1中相同命名元件之說明。按鍵結構7與按鍵結構1之主要差異在於按鍵結構7僅使用第一支架142作為升降機構，第一支架142之端部142a連接至鍵帽10的一側，鍵帽10的另一側則直接可滑動地放置於底座12上。換言之，鍵帽10支撐於第一支架142並經由第一支架142以相對於底座12上下擺動。於實作上，鍵帽10的另一側可與底座12亦可經由容許鍵帽10相對於底座12旋轉的結構連接。藉此，當鍵帽10受外力F0按壓而自一初始位置(相當於鍵帽10未被按壓時，如圖14所示)、經過一觸發位置(如圖15所示)移動至一按壓位置(如圖16所示)時，鍵帽10的另一側雖在底座12上滑動，鍵帽10仍能具有不同的位置，使得按鍵結構7也能有如按鍵結構1一樣的作動邏輯，並提供兩階段的按壓操作。同樣的，當外力F0自鍵帽10除去後，受到第二磁吸部162與第一磁吸部1422間之磁吸力F1的作用，鍵帽10自按壓位置、經過觸發位置回復至初始位置。

於按鍵結構7中，鍵帽10之設置架構亦可應用於前述按鍵結構3、5中，不另贅述。另外，於實作上，根據本發明之升降機構亦可使用單一支架(作為第一支架)並搭配一導引鍵帽垂直移動的結構，亦能產生鍵帽水平上下的運動，例如將按鍵結構7中，以一導槽(固定設置於底座)以導引鍵帽10的另一側於垂直方向的移動。其他可行之實施方式可為習知技藝者基於前述各實施例之說明及習知按鍵結構而可輕易完成，不另贅述。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0002"><TBODY><tr><td> 1、3、5、7 </td><td> 按鍵結構 </td></tr><tr><td> 10 </td><td> 鍵帽 </td></tr><tr><td> 102、104 </td><td> 連接部 </td></tr><tr><td> 12 </td><td> 底座 </td></tr><tr><td> 122 </td><td> 底板 </td></tr><tr><td> 1222、1224 </td><td> 連接部 </td></tr><tr><td> 1226 </td><td> 突柱 </td></tr><tr><td> 124 </td><td> 電路板 </td></tr><tr><td> 1242 </td><td> 開關 </td></tr><tr><td> 14 </td><td> 升降機構 </td></tr><tr><td> 142、342、542 </td><td> 第一支架 </td></tr><tr><td> 142a、142b </td><td> 端部 </td></tr><tr><td> 142c、142e </td><td> 通孔 </td></tr><tr><td> 142d </td><td> 突柱 </td></tr><tr><td> 142f </td><td> 觸發部 </td></tr><tr><td> 1420 </td><td> 架體 </td></tr><tr><td> 1422 </td><td> 第一磁吸部 </td></tr><tr><td> 144 </td><td> 第二支架 </td></tr><tr><td> 144a、144b </td><td> 端部 </td></tr><tr><td> 16、36、56 </td><td> 第三支架 </td></tr><tr><td> 162 </td><td> 第二磁吸部 </td></tr><tr><td> 164、564 </td><td> 支撐部 </td></tr><tr><td> 166 </td><td> 延伸臂 </td></tr><tr><td> 166a </td><td> 觸發部 </td></tr><tr><td> F0 </td><td> 外力 </td></tr><tr><td> F1 </td><td> 磁吸力 </td></tr><tr><td> F2 </td><td> 力 </td></tr></TBODY></TABLE>

圖1為根據本發明之一實施例之一按鍵結構之示意圖。圖2為圖1中按鍵結構之局部爆炸圖。圖3為圖1中按鍵結構之爆炸圖。圖4為圖1中按鍵結構於其鍵帽未受外力按壓而位於一初始位置時沿線X-X之剖視圖。圖5為圖1中按鍵結構於其鍵帽受外力按壓而移動至一觸發位置位置時沿線X-X之剖視圖。圖6為圖1中按鍵結構於其鍵帽受外力按壓而移動至一按壓位置位置時沿線X-X之剖視圖。圖7為根據本發明之另一實施例之一按鍵結構之爆炸圖。圖8為圖7中按鍵結構於其鍵帽未受外力按壓時之剖視圖。圖9為圖7中按鍵結構於其鍵帽受外力按壓時之剖視圖。圖10為根據本發明之另一實施例之一按鍵結構之爆炸圖。圖11為圖10中按鍵結構於其鍵帽未受外力按壓時之剖視圖。圖12為圖10中按鍵結構於其鍵帽受外力按壓時之剖視圖。圖13為根據一實施例之底板與第三支架組合之示意圖。圖14為根據本發明之另一實施例之一按鍵結構於其鍵帽未受外力按壓而位於一初始位置時之剖視圖。圖15為圖14中按鍵結構於其鍵帽受外力按壓而移動至一觸發位置位置時之剖視圖。圖16為圖14中按鍵結構於其鍵帽受外力按壓而移動至一按壓位置位置時之剖視圖。

<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0003"><TBODY><tr><td> 1 </td><td> 按鍵結構 </td></tr><tr><td> 10 </td><td> 鍵帽 </td></tr><tr><td> 102、104 </td><td> 連接部 </td></tr><tr><td> 12 </td><td> 底座 </td></tr><tr><td> 122 </td><td> 底板 </td></tr><tr><td> 1222、1224 </td><td> 連接部 </td></tr><tr><td> 124 </td><td> 電路板 </td></tr><tr><td> 1242 </td><td> 開關 </td></tr><tr><td> 142a、142b </td><td> 端部 </td></tr><tr><td> 142e </td><td> 通孔 </td></tr><tr><td> 1420 </td><td> 架體 </td></tr><tr><td> 1422 </td><td> 第一磁吸部 </td></tr><tr><td> 144 </td><td> 第二支架 </td></tr><tr><td> 144a、144b </td><td> 端部 </td></tr><tr><td> 162 </td><td> 第二磁吸部 </td></tr><tr><td> 164 </td><td> 支撐部 </td></tr><tr><td> 166 </td><td> 延伸臂 </td></tr><tr><td> 166a </td><td> 觸發部 </td></tr><tr><td> F1 </td><td> 磁吸力 </td></tr><tr><td> F2 </td><td> 力 </td></tr></TBODY></TABLE>

Claims

一種按鍵結構，包含：一鍵帽；一底座；一第一支架，設置於該鍵帽與該底座之間並包含一第一磁吸部，該鍵帽支撐於該第一支架並經由該第一支架以相對於該底座上下移動；以及一第三支架，設置於該鍵帽與該底座之間並包含一支撐部及一第二磁吸部，該第三支架以該支撐部支撐於該底座上，該第二磁吸部位於該鍵帽與該第一磁吸部之間且與該第一磁吸部之間產生一磁吸力；其中，當該鍵帽不受外力按壓時，該磁吸力驅使該第一磁吸部與該第二磁吸部靠近，使得該第一支架及該第三支架穩定支撐於該底座上，以及當該鍵帽受一外力按壓而朝向該底座移動時，該第一支架朝向該底座旋轉使得該第一磁吸部與該第二磁吸部相互遠離。
如請求項1所述之按鍵結構，其中該第三支架包含一延伸臂，該延伸臂位於該鍵帽與該第一支架之間，該第三支架以該支撐部可旋轉地支撐於該底座上，當該鍵帽受該外力按壓而朝向該底座移動時，該磁吸力驅使該延伸臂朝向該底座施力於該第一支架。
如請求項2所述之按鍵結構，其中該底座包含一開關，該延伸臂具有一觸發部，朝向該開關突出，當該鍵帽受該外力按壓而朝向該底座移動時，該觸發部觸發該開關。
如請求項3所述之按鍵結構，其中於該鍵帽受該外力按壓而朝向該底座之移動中，該鍵帽自一初始位置、經過一觸發位置移動至一按壓位置，當該鍵帽經過該觸發位置時，該觸發部觸發該開關。
如請求項2所述之按鍵結構，其中該底座包含一開關，該第一支架包含一觸發部，朝向該開關突出，當該鍵帽受該外力按壓而朝向該底座移動時，該觸發部觸發該開關。
如請求項2所述之按鍵結構，其中該延伸臂保持接觸該第一支架。
如請求項1所述之按鍵結構，其中該當該鍵帽不受外力按壓時，該磁吸力驅使該第一磁吸部與該第二磁吸部靠近，使得該第一支架及該第三支架相接觸並穩定支撐於該底座上。
如請求項1所述之按鍵結構，其中該底座包含一底板，該底板之一部分向上突出形成該第三支架。
如請求項1-8其中之一所述之按鍵結構，更包含一第二支架，設置於該鍵帽與該底座之間，該鍵帽支撐於該第一支架及該第二支架上並經由該第一支架及該第二支架以相對於該底座上下移動。
如請求項9所述之按鍵結構，其中該第一支架及該第二支架樞接。