CN103151204B

CN103151204B - 按键开关及键盘

Info

Publication number: CN103151204B
Application number: CN201310050820.7A
Authority: CN
Inventors: 陈飞雅; 高黄晓
Original assignee: Darfon Electronics Suzhou Co Ltd; Darfon Electronics Corp
Current assignee: Darfon Electronics Suzhou Co Ltd; Darfon Electronics Corp
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2033-02-08
Also published as: DE102013106145A1; US20140224632A1; CN103151204A; JP5679599B2; JP2014154549A; US9117599B2

Abstract

本发明提供一种按键开关，包括键帽、底座以及导引机构。键帽用以供使用者按压。底座包括容置空间以收纳键帽。容置空间沿着X轴、Y轴与Z轴延伸，其中X轴、Y轴与Z轴任意两者之间彼此垂直。导引机构可动地连结于键帽，在使用者按压键帽的过程中，导引机构保持键帽在实质水平的空间，且导引机构引导键帽沿着一路径运动，此路径让键帽在X轴、Y轴、Z轴上均有位移量。

Description

按键开关及键盘

技术领域

本发明关于一种按键开关及键盘，特别是指一种利用导引机构带动键帽移动的按键开关及键盘。

背景技术

习知的按键的运动方向为直上直下，当按键的高度要再降低时，按压行程(travel distance)也会相对缩减，例如从2毫米降为1毫米，这会让使用者的按压手感变差。

发明内容

本发明提出一种按键开关及键盘，藉由导引机构带动键帽移动，在减少按键高度的同时，能保持一定的按压手感。

根据本发明，提出一种按键开关，包括键帽、底座以及导引机构。键帽用以供使用者按压。底座包括容置空间以收纳键帽。容置空间沿着X轴、Y轴与Z轴延伸，其中X轴、Y轴与Z轴任意两者之间彼此垂直。导引机构可动地连结于键帽。在使用者按压键帽的过程中，导引机构保持键帽平行于X轴和Y轴所在的平面，且引导键帽沿着一路径运动，此路径让键帽在X轴、Y轴及Z轴上均有位移量。

根据本发明的按键开关，该键帽具有参考点，该路径具有起点和终点，该键帽可相对于该框架运动于第一位置和第二位置之间，当该键帽在该第一位置时，该参考点位于坐标(x1,y1,z1)处，当该键帽在该第二位置时，该参考点位于坐标(x2,y2,z2)处，x1不等于x2，y1不等于y2，z1不等于z2。

根据本发明的按键开关，该路径为直线，该路径的该起点到该终点之向量平行于该参考点从坐标(x1,y1,z1)运动到坐标(x2,y2,z2)之向量。

根据本发明的按键开关，该路径为曲线。

根据本发明的按键开关，该导引机构包括复数个导槽以及复数个滑动部，该复数个导槽设置于该底座上，且具有相同的倾斜度，该复数个滑动部设置于该键帽上，在该使用者按压该键帽过程中，该复数个滑动部分别在该复数个导槽中向下滑动实质相同的高度，以保持该键帽平行于X轴和Y轴所在的平面。

根据本发明的按键开关，该导引机构包括导槽与滑动部，该导槽设置于该底座上且具有预设宽度，该滑动部设置于该键帽上，该滑动部的尺寸接近该预设宽度，在该使用者按压该键帽的过程中，该滑动部在该导槽中向下滑动，以保持该键帽实质仅能沿着该路径运动。

根据本发明的按键开关，该导引机构包括复数个导槽以及复数个滑动部，该复数个导槽设置于该键帽上且具有相同的倾斜度，该复数个滑动部固定于该底座上，在该使用者按压该键帽过程中，该复数个滑动部分别在该复数个导槽中滑动实质相同的高度差，以保持该键帽平行于X轴和Y轴所在的平面。

根据本发明的按键开关，该导引机构包括导槽与滑动部，该导槽设置于该键帽上且具有预设宽度，该滑动部固定于该底座上，该滑动部的尺寸接近该预设宽度，在该使用者按压该键帽的过程中，该滑动部在该导槽中滑动，以保持该键帽实质仅能沿着该路径运动。

根据本发明，提出一种按键开关，包括底座、键帽以及导引机构。键帽设置于底座之上，且相对于底座可于第一位置与第二位置之间移动。导引机构由至少一导槽与至少一凸块所构成，凸块具有弧形侧面。当键帽被使用者按压时，键帽藉由导引机构由第一位置移动到第二位置，且凸块的弧形侧面与导槽保持线接触。

根据本发明的按键开关，当该键帽被该使用者按压时，该凸块的该弧形侧面与该导槽的接触线为圆弧。

根据本发明的按键开关，该凸块设置于该键帽，该导槽设置于该底座；或者，该导槽设置于该键帽，该凸块设置于该底座。

根据本发明的按键开关，该弧形侧面为球面。

根据本发明的按键开关更包括背光模块，设置于该底座之下，其中该键帽包括透光区，该背光模块的光源穿透该透光区。

根据本发明的按键开关更包括回复装置，当该使用者释放该键帽时，该键帽利用该回复装置由该第二位置回复到该第一位置。该回复装置由第一磁性件及第二磁性件所组成，且该按键更包括框架，设置于该键帽的外侧，其中该第一磁性件设置于该键帽，该第二磁性件对应该第一磁性件设置于该框架。该第一磁性件及该第二磁性件分别由二相反极性磁铁所构成；或者，该第一磁性件及该第二磁性件分别由铁件及磁铁所构成。

根据本发明的按键开关更包括开关组件，设置于该键帽下方。

根据本发明的按键开关更包括限制机构及框架，该框架设置于该键帽的外侧，该限制机构用以避免该键帽脱落。该限制机构由至少一突出部与至少一槽道所构成。该突出部设置于该键帽的角落，该槽道设置于该框架对应该突出部的位置。

根据本发明，提出一种键盘，具有第一按键开关和第二按键开关，第一按键开关和第二按键开关各自包括底座、键帽、框架、导引机构、限制机构及回复装置。键帽设置于该底座之上，该键帽相对于该底座可于第一位置与第二位置之间移动。框架设置于该键帽的外侧。导引机构由至少一导槽与至少一凸块所构成，其中该凸块具有一弧形侧面，当该键帽被使用者按压时，该键帽藉由该导引机构由该第一位置移动到该第二位置，且该凸块的该弧形侧面与该导槽保持线接触。限制机构设置于邻近键帽角落处,用以避免该键帽自该框架脱落。回复装置设置于键帽的中线附近,当该使用者释放该键帽时，该键帽利用该回复装置由该第二位置回复到该第一位置。其中第一按键开关和第二按键开关彼此邻近排列,且第一按键开关的限制机构和第二按键开关的回复装置在框架内的位置错开。

本发明所提供的按键开关及键盘，利用导引机构的滑动部与导槽，带动键帽相对于框架移动，降低按键开关的高度。此外，由于键帽移动时滑动部与导槽仅为线接触，摩擦力低且容易启动。再者，键帽的动作路径同时具有X、Y、Z三个方向的位移量，即使高度(Z轴)降低，仍可保持一定的行程，维持按压手感。

附图说明

图1A为依据本发明一实施例的按键开关的立体分解图；

图1B为图1A的键帽、底座、框架的下视立体图；

图1C为图1A中导槽的放大图；

图2A为图1A的按键开关的组合图；

图2B为图1A的按键开关未按压时的上视图；

图2C为图1A的按键开关按压后的上视图；

图3A为图2B的剖面图；

图3B为图2C的剖面图；

图4A为图2A的按键开关的底部视图；

图4B为依据本发明另一实施例的按键开关的底部视图；

图5A为依据本发明另一实施例的按键开关的立体分解图；

图5B为图5A的按键开关的下视分解图；

图5C为图5A的按键开关按压前的侧视剖面图；

图5D为图5A的按键开关按压后的侧视剖面图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

以下举出各种实施例，针对利用导引机构带动键帽移动的按键开关进行详细说明。然而，实施例仅用以作为范例说明，此外，实施例中的图式有省略部份组件，以清楚显示本发明的技术特点。

请参照图1A及图1B，图1A绘示依据本发明一实施例的按键开关的立体分解图，图1B绘示图1A的部份组件(键帽110、底座120、框架130)的下视立体图。按键开关100包括键帽110、底座120、框架130、导引机构140、回复装置150、开关组件170以及底板175。框架130具有一容置空间S，用以容纳键帽110。键帽110位于底座120之上，藉由导引机构140，键帽110可相对于框架130运动。回复装置150使键帽110被按压后能回复至起始位置。开关组件170位于底座120之下，用以送出讯号。底板175作为支撑，位于上述组件之下。

导引机构140由滑动部141以及导槽142组成。本例中，滑动部141为弧形凸块，例如是一球体或其他具有弧形侧面(如球面)的任意形状，且位于键帽110的四个角落。导槽142位于底座120上对应滑动部141的位置，且各个导槽142沿着相同方向倾斜。当使用者按压键帽110时，滑动部141便可沿着导槽142向下滑动，进而带动键帽110朝底座移动，由于各个导槽142的倾斜方向一致且具有相同的倾斜度，可保持键帽110于水平空间滑动。回复装置150由第一磁性件151与第二磁性件152组成；第一磁性件151与第二磁性件152可互相吸引，例如是两相反极性的磁铁，或分别由铁件及磁铁构成。

另外，按键开关100更可包括背光模块(未绘示)，设置于底座120之下。并在键帽110设置透光区(未绘示)，背光模块的光源可穿透透光区，方便用户在黑暗处操作按键开关。

请同时参照图1A及图1B，键帽110的滑动部141(弧形凸块)具有弧形侧面，而相对应的导槽142亦为弧形，具有弧形曲面。导槽142的曲率半径可等于或大于滑动部的曲率半径，以容置滑动部。图1C绘示图1A的导槽142的放大图，当使用者按压键帽时，滑动部在导槽142中的动作路径以N1表示。

如图1C所示，若导槽142的曲率半径与滑动部的曲率半径相等，则滑动部的弧形侧面与导槽142做「弧线接触」，且接触线T_N最长可为半圆圆弧。而随着滑动部于导槽142中滑动，接触线也跟着移动，例如向下移动为接触线T_N+1，也就是说整个滑动过程中滑动部与导槽142保持线接触。接触线T_N、T_N+1实质上平行于底座120延伸的水平面。

相对的，若导槽142的曲率半径大于滑动部的曲率半径，则滑动部与导槽142虽然仍是做「弧线接触」，但接触线T_N,T_N+1的长度将减少，例如从半圆弧缩短为1/4圆弧，甚至成为点接触。由于滑动部与导槽的接触面积相当小(例如是线接触或点接触)，摩擦力也较小，故用户按压按键时能更顺畅。

当导槽142的曲率半径与滑动部141的曲率半径相等，且滑动部141的尺寸接近导槽142预设宽度时，则滑动部141的运动受到限制，实质上仅能沿着路径N1运动。路径N1的长度即是按键开关100的行程(travel distance)。一实施例中，路径N1在X轴方向的位移量为0.7毫米，在Y轴方向的位移量为0.4毫米，而在Z轴方向的位移量为0.7毫米，总行程约为1.1毫米。即计算公式1.07=((0.4)²+(0.7)²+(0.7)²)^1/2。

相对于传统的剪刀脚设计，本实施例的按键开关同时具有X、Y、Z轴方向的位移量，故能以较短的Z轴方向行程，达到同样1.1毫米的行程，如此能保持按压段落手感，且又能大幅缩减键盘的厚度。此外，本例中路径N1为一直线(请同时参照图2A、2B、2C)，也就是说滑动部所经的路径为线性，然在其他实施例中，亦可调整导槽142的扭曲度，便可使滑动部的动作路径N1为一曲线。

请参照图2A至图2C。图2A绘示图1A的按键开关的组合图，图2B绘示图1A的按键开关未按压时的上视图，图2C绘示图1A的按键开关按压后的上视图。当使用者未按压键帽时，键帽110位于第一位置且相对于框架130位于最高处，如图2B所示，此时键帽110的一角A1贴近框架的一角B1。当使用者按压键帽后，键帽110藉由上述的导引机构移动到第二位置，此时键帽110相对于框架130最低，且键帽110的另一角A2贴近框架130的另一角B2，如图2C所示。其中A2为A1的对角，B2亦为B1的对角。设键帽具有一参考点位于A2，当键帽位于第一位置时此参考点的坐标为(x1,y1,z1)，而位于第二位置时此参考点的坐标为(x2,y2,z2)，此两参考点的联机以N2表示。由于滑动部141的移动带动键帽110移动，两者的动作路径及位移量自然相同。也就是说，当滑动部141的动作路径N1为直线时，路径N1的起点到终点的向量平行于N2(参考点从坐标(x1,y1,z1)运动到坐标(x2,y2,z2))的向量；而当路径N1为曲线时，路径N1的起点到终点的位移量相等于N2的长度（参考点从坐标(x1,y1,z1)运动到坐标(x2,y2,z2)的位移量）。

请同时参照图3A、图3B及图2B、图2C。图3A绘示图2B的剖面图，也就是按键开关按压前的侧视剖面图；图3B则绘示图2C的剖面图，也就是按键开关按压后的侧视剖面图。第一磁性件151位于键帽110上，而第二磁性件152位于框架130上。当按键开关100未被按压时，回复装置150使键帽110固定在框架130上，使键帽110保持于第一位置(图3A及图2B)。当使用者按压键帽110时，键帽110藉由导引机构140(滑动部141与导槽142)带动键帽110移动至第二位置(图3B及图2C)，且于移动的过程中滑动部141与导槽142保持线接触，以剖面图观之便是滑动部141的弧形侧面与导槽142于一点相切。当用户释放键帽110时，回复装置150的吸引力使键帽110回复到第一位置(图3A及图2B)。

请参照图3A及图3B，按键开关100更可包括限制机构160。限制机构由突出部161及槽道162组成。突出部161位于键帽110并朝键帽外侧延伸。槽道162位于框架130上对应突出部161的位置，且尺寸大于突出部161。不论键帽110相对于底座120位于第一位置(图3A)或第二位置(图3B)，突出部161皆位于槽道162之内，如此可避免键帽110自框架130脱落。

本例中，如图1A所示，回复装置150设置于键帽110的中线M附近，而限制机构160突出部161设置于键帽110的两个角落。如图4A所示，当有需要将按键开关100作较密集排列时(例如作为键盘使用)，此设计可使第一排按键开关的限制机构160和第二排按键开关的回复装置150在框架130空间内的位置错开，以充分利用框架130的空间，使两排按键开关的键距D减小。不过，本发明的突出部设置位置与数量并非限制于此，在其他实施例中，若两排按键开关的键距D较大，框架130空间足够，则突出部的设置位置与数量可依需求自由调整，例如可如图4B所示，将回复装置150(包含第一磁性件151和第二磁性件152)和限制机构160(包含突出部161和槽道162)均设置于键帽110的中线M上。

请参照图3A及图3B，按键开关100包括开关组件170，位于底座120之下。为更加降低按键开关100的整体高度，可将圆球体切去底端后作为滑动部141，只要滑动部具有弧形侧面，即可于导槽内滑动。滑动部141的底部具有凸点111，当键帽110位于第二位置时(图3B)，凸点111触动开关组件170，进而送出讯号。本例中，除了键帽110四个角落的滑动部141具有凸点111之外，键帽110的中央亦设置凸块112，用来触动开关组件170；另外如图1A所示，按键开关100上也设置有五个可被各自抵接触发导通的开关组件170。如此一来，整个按键开关100具有五个开关组件170与对应的五个接触点，即便使用者按压键帽的力量不平均，只要至少一个凸点/凸块接触其所对应的开关组件170，就能送出按键开关100代表的电讯号。

请参照图5A至图5D，图5A绘示依据本发明另一实施例的按键开关的立体分解图，图5B绘示图5A的按键开关的下视分解图，图5C绘示图5A的按键开关按压前的侧视剖面图，图5D绘示图5A的按键开关按压后的剖面图。按键开关200与前述按键开关100的主要差异在于，导引机构240的导槽242位于键帽210上，而滑动部241设置在底座220上，其余相同之处不再赘述。

本例中，滑动部241例如是一钢珠，并可与底座220分离，成为键帽-滑动部-底座的三件式设计，只要在底座220上设置对应的凹槽221即可。如此一来，滑动部241与导槽242是在接触在线滚动接触，更加降低摩擦力。

此外，请参照图5C及图5D，可在键帽210的四个导槽242周围分别加入凸点211，且于键帽210的中心也设置凸块212；又类似图1A所示开关组件170设计，按键开关200也设置有五个可被各自抵接触发导通的开关组件270。如此一来，整个按键开关200具有五个开关组件270与对应的五个接触点。当使用者按压键帽时，即便使用者按压键帽的力量不平均，只要使任一个凸点211/凸块212接触所对应的开关组件270(图5D)，便可导通开关组件270，送出按键开关200代表的电讯号。

本发明上述实施例所揭露的按键开关及键盘，利用导引机构的滑动部与导槽，带动键帽相对于框架移动，降低按键开关的高度。此外，由于键帽移动时滑动部与导槽仅为线接触，摩擦力低且容易启动。再者，键帽的动作路径同时具有X、Y、Z三个方向的位移量，即使高度(Z轴)降低，仍可保持一定的行程，维持按压手感。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims

1.一种按键开关，其特征在于包括：

键帽，用以供使用者按压；

底座，位于该键帽之下；

框架，包括一容置空间以收纳该键帽，该容置空间沿着X轴、Y轴与Z轴延伸，该X轴、该Y轴与该Z轴任意两者之间彼此垂直；

导引机构，设置于该键帽和该框架之间，在该使用者按压该键帽的过程中，该导引机构保持该键帽平行于该X轴和该Y轴所在的平面，且该导引机构引导该键帽沿着一路径运动，该路径让该键帽在该X轴、该Y轴及该Z轴上均有位移量。

2.如权利要求1所述的按键开关，其特征在于该键帽具有参考点，该路径具有起点和终点，该键帽可相对于该框架运动于第一位置和第二位置之间，当该键帽在该第一位置时，该参考点位于坐标(x1,y1,z1)处，当该键帽在该第二位置时，该参考点位于坐标(x2,y2,z2)处，x1不等于x2，y1不等于y2，z1不等于z2。

3.如权利要求2所述的按键开关，其特征在于该路径为直线，该路径的该起点到该终点之向量平行于该参考点从坐标(x1,y1,z1)运动到坐标(x2,y2,z2)之向量。

4.如权利要求2所述的按键开关，其特征在于该路径为曲线。

5.如权利要求1所述的按键开关，其特征在于该导引机构包括复数个导槽以及复数个滑动部，该复数个导槽设置于该底座上，且具有相同的倾斜度，该复数个滑动部设置于该键帽上，在该使用者按压该键帽过程中，该复数个滑动部分别在该复数个导槽中向下滑动实质相同的高度，以保持该键帽平行于该X轴和该Y轴所在的平面。

6.如权利要求1所述的按键开关，其特征在于该导引机构包括导槽与滑动部，该导槽设置于该底座上且具有预设宽度，该滑动部设置于该键帽上，该滑动部的尺寸接近该预设宽度，在该使用者按压该键帽的过程中，该滑动部在该导槽中向下滑动，以保持该键帽实质仅能沿着该路径运动。

7.如权利要求1所述的按键开关，其特征在于该导引机构包括复数个导槽以及复数个滑动部，该复数个导槽设置于该键帽上且具有相同的倾斜度，该复数个滑动部固定于该底座上，在该使用者按压该键帽过程中，该复数个滑动部分别在该复数个导槽中滑动实质相同的高度差，以保持该键帽平行于该X轴和该Y轴所在的平面。

8.如权利要求1所述的按键开关，其特征在于该导引机构包括导槽与滑动部，该导槽设置于该键帽上且具有预设宽度，该滑动部固定于该底座上，该滑动部的尺寸接近该预设宽度，在该使用者按压该键帽的过程中，该滑动部在该导槽中滑动，以保持该键帽实质仅能沿着该路径运动。

9.一种按键开关，其特征在于包括：

底座；

键帽，设置于该底座之上，该键帽相对于该底座可于第一位置与第二位置之间移动；及

导引机构，由至少一导槽与至少一凸块所构成，其中该凸块具有一弧形侧面，该导槽具有弧形曲面；

其中，当该键帽被使用者按压时，该键帽藉由该导引机构沿着一路径由该第一位置移动到该第二位置，且该凸块的该弧形侧面与该导槽的该弧形曲面保持线接触，其接触线平行于该底座延伸的平面，以保持该键帽实质仅能沿着该路径运动。

10.如权利要求9所述的按键开关，其特征在于当该键帽被该使用者按压时，该接触线为圆弧。

11.如权利要求9所述的按键开关，其特征在于该凸块设置于该键帽，该导槽设置于该底座；或者，该导槽设置于该键帽，该凸块设置于该底座。

12.如权利要求9所述的按键开关，其特征在于该路径为曲线。

13.如权利要求9所述的按键开关，其特征在于更包括背光模块，设置于该底座之下，其中该键帽包括透光区，该背光模块的光源穿透该透光区。

14.如权利要求9所述的按键开关，其特征在于更包括回复装置，当该使用者释放该键帽时，该键帽利用该回复装置由该第二位置回复到该第一位置。

15.如权利要求14所述的按键开关，其特征在于该回复装置由第一磁性件及第二磁性件所组成，且该按键更包括框架，设置于该键帽的外侧，其中该第一磁性件设置于该键帽，该第二磁性件对应该第一磁性件设置于该框架。

16.如权利要求15所述的按键开关，其特征在于该第一磁性件及该第二磁性件分别由二相反极性磁铁所构成；或者，该第一磁性件及该第二磁性件分别由铁件及磁铁所构成。

17.如权利要求16所述的按键开关，其特征在于更包括开关组件，设置于该键帽下方。

18.如权利要求9所述的按键开关，其特征在于更包括限制机构及框架，该框架设置于该键帽的外侧，该限制机构用以避免该键帽脱落。

19.如权利要求18所述的按键开关，其特征在于该限制机构由至少一突出部与至少一槽道所构成。

20.如权利要求19所述的按键开关，其特征在于该突出部设置于该键帽的角落，该槽道设置于该框架对应该突出部的位置。

21.一种键盘，具有第一按键开关和第二按键开关，其特征在于，该第一按键开关和该第二按键开关分别包括：

底座；

键帽，设置于该底座之上，该键帽相对于该底座可于第一位置与第二位置之间移动；

框架，该框架设置于该键帽的外侧；

导引机构，由至少一导槽与至少一凸块所构成，其中该凸块具有一弧形侧面，该导槽具有弧形曲面，当该键帽被使用者按压时，该键帽藉由该导引机构沿着一路径由该第一位置移动到该第二位置，且该凸块的该弧形侧面与该导槽的该弧形曲面保持线接触，其接触线平行于该底座延伸的平面，以保持该键帽实质仅能沿着该路径运动；

限制机构,设置于邻近该键帽角落处,用以避免该键帽自该框架脱落；及

回复装置，设置于该键帽的中线附近,当该使用者释放该键帽时，该键帽利用该回复装置由该第二位置回复到该第一位置；

其中该第一按键开关和该第二按键开关彼此邻近排列,且该第一按键开关的限制机构和该第二按键开关的回复装置在该框架内的位置错开。