CN104769529B - 使用蝶形铰链的低行程按键机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了可包括一个或多个蝶形铰链的按键机构。每个蝶形铰链包括用于在按压位置和未按压位置之间移动的双翼部设计。铰接的耦接机构将翼部的相应臂耦接在一起。

Description

使用蝶形铰链的低行程按键机构
相关申请的交叉引用
本专利合作条约专利申请要求于2013年10月21日提交的并且标题为“Low-TravelKey Mechanisms Using Butterfly Hinges”的美国非临时专利申请14/058,448的优先权，该美国非临时专利申请要求于2012年10月30日提交的并且标题为“Low-Travel KeyMechanisms Using Butterfly Hinges”的美国临时专利申请61/720,373的权益和优先权，上述专利申请的公开内容据此全文并入本文。
技术领域
本发明所公开的实施例整体涉及电子设备，并且更具体地涉及电子设备的输入设备。
背景技术
许多电子设备通常包括一个或多个输入设备诸如键盘、触摸板、鼠标或触摸屏以使得用户能够与设备进行交互。这些设备可被集成到电子设备中或可独立地作为分立设备，所述分立设备可经由有线或无线连接将信号传输至另一设备。例如，键盘可被集成到膝上型计算机的外壳中或其可存在于其自身的外壳中。
通常期望减小电子设备的尺寸并且使此类设备的加工成本和制造时间最小化。例如，膝上型计算机可被设计成尽可能小而轻，但输入设备诸如键盘可占据相对较大部分的可用内部空间。一种缓解键盘设计局限的方式是使按键机构的z层叠结构最小化。因此，需要一种改进的按键机构设计。
发明内容
在一个方面中，一种按键机构包括蝶形铰链。根据各种实施例的蝶形铰接的按键机构使得能够利用期望的触觉响应实现明显低的行进距离。按键机构使用用于在按压位置和未按压位置之间移动的双翼部设计。在一个实施例中，一种按键机构包括键帽组件、支撑结构和具有两个独立地进行关节运动的翼部的蝶形铰链，每个翼部耦接到键帽组件和支撑结构，其中每个翼部用于在按键机构的键击期间围绕其自身的枢转轴线枢转。
在另一方面，一种按键机构包括键帽组件、支撑结构和蝶形铰链，蝶形铰链包括两个分开的翼部，这两个分开的翼部邻近彼此定位，使得在这两个翼部之间形成腔。每个翼部可包括一对枢轴销和一对键帽组件销，其中枢轴销耦接到支撑结构并且键帽组件销耦接到键帽组件。此外，开关诸如弹片开关可被固定在位于键帽组件和支撑结构之间的腔内。开关用于在第一位置中偏置键帽组件。例如，当按键机构没有经历键击事件时，开关可将键帽组件向上偏置。
在另一方面，一种按键机构包括键帽组件和载体结构，载体结构包括板和被固定到板的相对端的臂。每个臂可包括枢轴销保持构件。蝶形铰链包括邻近彼此定位的两个分开的翼部，每个翼部包括一对枢轴销和一对键帽组件销。枢轴销耦接到载体结构并且键帽组件销耦接到键帽组件。载体结构可容纳包括电路诸如开关、光源、或显示器的电子器件封装件。
在另一方面，一种蝶形组件可包括第一翼部和第二翼部，每个翼部包括一对枢轴销和一对键帽组件销。每对中的销与其自身相应对轴线同轴对准。第一铰链和第二铰链将第一翼部和第二翼部耦接在一起。当翼部铰接在一起时，在第一翼部和第二翼部之间形成腔。
附图说明
在结合附图考虑下面的详细描述时，本发明的上述和其他方面和优点将变得显而易见，其中在整个附图中类似的附图标号是指类似的部件，并且其中：
图1示出了根据一个实施例的在其中结合有键盘的计算设备的透视图；
图2示出了根据一个实施例的键盘的区段的示例性透视图；
图3示出了根据一个实施例的按键机构的一般性和示例性分解图；
图4A-4B示出了根据一个实施例的处于未按压位置和按压位置的按键结构的相应示例性局部横截面视图；
图5A-5C示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性视图；
图6示出了根据一个实施例的按键机构的示例性顶视图；
图7示出了根据一个实施例的图6的按键机构的示例性分解图；
图8示出了根据一个实施例的键帽组件的示例性透视图；
图9示出了根据一个实施例的电子器件封装件的示例性透视图；
图10示出了根据一个实施例的键帽组件和电子器件封装件的示例性透视图；
图11示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性顶视图；
图12示出了根据一个实施例的支撑结构的示例性顶视图；
图13示出了根据一个实施例的耦接到支撑结构的蝶形铰链的示例性顶视图；
图14A示出了根据一个实施例的另选支撑结构的示例性顶视图；
图14B示出了根据一个实施例的又一种另选支撑结构的示例性顶视图；
图15-16示出了根据一个实施例的按键机构的示例性横截面视图；
图17示出了根据一个实施例的另一按键机构的示例性透视图；
图18示出了根据一个实施例的图17所示按键机构的示例性横截面视图；
图19示出了根据一个实施例的蝶形铰链和支撑结构的示例性透视图；
图20示出了根据一个实施例的按键机构的示例性分解图；
图21示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性顶视图；
图22示出了根据一个实施例的耦接到载体结构的蝶形铰链的示例性顶视图；
图23示出了根据一个实施例的耦接到载体结构的蝶形铰链的示例性底视图；
图24示出了根据一个实施例的按键机构的示例性透视图；
图25示出了根据一个实施例的按键机构的示例性横截面视图；
图26示出了根据一个实施例的按键机构的示例性透视图；
图27示出了根据一个实施例的按键机构的示例性横截面视图；
图28示出了根据一个实施例的耦接到支撑结构的载体结构的示例性透视图；
图29A-29B示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性视图；
图30A-30C示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性视图；
图31A-31C示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性视图；
图32A-32C示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性视图；以及
图33A-33B示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性视图。
具体实施方式
本文所述的一些实施例提供了一种包括蝶形铰链的用于输入设备诸如键盘的按键机构。蝶形铰接的按键机构可使得能够利用期望的触觉响应实现明显低的行进距离。例如，蝶形铰接的按键机构可使得键击能够介于0.1mm到2.0mm之间，并且在一些实施例中，键击可以是0.5mm或0.75mm。按键机构使用用于在按压位置和未按压位置之间移动的双翼部设计。蝶形铰链的对应臂利用耦接机构耦接在一起。耦接机构可以是例如柔性或活动铰链或者齿轮铰链。蝶形铰链的翼部独立地进行关节运动，其中每个翼部用于在按键机构的键击期间围绕其自身的枢转轴线枢转。
图1示出了在其中结合有键盘12的计算设备10的透视图。计算设备10可为任何合适的计算设备，诸如例如膝上型计算机、台式计算机、电话、智能电话或游戏设备。键盘12可一体化形成于计算设备10内。在其他实施例中，根据一个实施例的键盘可与计算设备分开并且可独立地作为整装设备。例如，键盘可为通信接口，诸如例如可将数据传输至计算设备以及传输来自计算设备的数据的有线键盘或无线键盘。
图2示出了包括按键14的键盘12(被示为元件12)的区段的示例性透视图。图2还示出了网状物30和支撑结构70的层叠结构。网状物30可以是包围键盘10的每个按键并且向键盘10提供结构和装饰属性的骨架结构。网状物30可使用任何适当的方法诸如例如通过粘合剂、胶、焊接、销、接口装配、或它们的任意组合而被固定到支撑结构70。支撑结构70可为包含在键盘内的部件提供平台。支撑结构70有时被称为特征板。如本文所定义的，支撑结构70可包括特征板、电路板和在各种键盘机构实施例中使用的保持机构的任意组合。
根据本文所述的各种实施例的按键机构提供了明显低行程键击，同时在键盘的寿命期间保持期望的触感。减少键击距离使得键盘10能被构建得比现代的键盘更薄。例如，根据本文所述各种实施例的按键机构可使得键击能够介于0.1mm到2.0mm之间，并且在一些特定实施例中，键击可以是0.5mm或0.75mm。
不管使用者在按键14上的哪个位置向下按压，按键机构的触觉性能都是一致的。即，如果使用者在按键14的中央(在区域15a处)、拐角(在区域15b处)、或边缘(在区域15c处)向下按压，按键14的触觉响应基本上相同。除了具有均匀的触觉响应之外，不管按键14在哪里被按压，按键14在键击期间的移动也是均匀的。例如，想象在按键14的顶部表面存在基准面。当按键14在区域15a处被按压时，其移动是按键14的顶部平坦表面在键击的整个过程中保持平行于基准面的运动。当按键14在拐角或边缘处被按压时也是如此；在键击的整个过程中，顶部平坦表面保持平行于或基本平行于基准面。根据各种实施例，使用蝶形铰链机构来实现在具有相对低行程和期望的触觉响应的情况下保持这个平行移动。
现在参见图3，其示出了按键机构12的一般性和示例性分解图。还将参见图4-5，以帮助描述按键机构12如何操作。按键机构12可包括键帽14、子结构20、网状物30、开关40、蝶形铰链50和支撑结构70。按键机构的组装如下。键帽14被固定到子结构20以形成键帽组件。键帽组件可装配在网状物30的内周界内，并且网状物30被固定到支撑结构70的外边界。在其他实施例中，键帽组件可存在于网状物30上方。蝶形铰链50被固定到子结构20和支撑结构70，并且也被包含在网状物30的内周界内。开关40驻留于蝶形铰链50的腔53内，并且可被固定到键帽组件或支撑结构70。
键帽14是按键机构的在键击期间由使用者按压的部分。键帽14可采取任何适当的形状并且可由任何适当的材料构造。例如，键帽14可由塑料、玻璃、或金属构造。在一些实施例中，键帽14可由半透明材料构造，使得背光能照射通过。此外，半透明的键帽可被掩蔽，使其显示字符。
子结构20可采取任何适当的形状并且可由任何适当的材料构造。当在按键机构中使用时，子结构20可满足若干不同功能。在一个功能中，其提供销保持机构22以用于耦接到蝶形铰链50。具体地，子结构可包括四个销保持机构22，每个销保持机构用于耦接到蝶形铰链50的键帽组件销54和57中的一个键帽组件销。下文中更详细地讨论销保持机构22的附加细节。
作为另一功能，子结构20可用作光导面板(下文中称为“LGP”)以用于散发从光源诸如例如LED发射的背光。在使用子结构20作为LGP的实施例中，子结构20的形状可被设计为使背光性能的影响最小化。例如，子结构20可占据键帽14的外周界，从而使键帽的内部保留为大部分不被阻挡。下文中更详细地讨论使用LGP作为子结构20的一部分。
键帽14和子结构20(并且可能还有其他部件，诸如开关40、电子器件(未示出)和柔性电路(未示出))的组合在本文中有时被称为键帽组件。在一些实施例中，根据键帽14的刚度，需要相对强的子结构来提供按键机构12的属性操作所需的硬度。例如，如果键帽14由塑料构造，则子结构20可由金属构造。在其他实施例中，键帽14可由相对刚性的材料诸如玻璃构造并且子结构可由塑料或金属材料构造。在另一实施例中，键帽14和子结构20可以是一体化形成的键帽组件。例如，键帽14和子结构20可由单个塑料模具或者单片加工玻璃形成。
开关40可以是任何适当的机械开关诸如弹片开关。例如可使用金属弹片开关或弹性体弹片开关。如将结合图4更详细地解释的那样，开关40可将键帽组件偏置到其自然的未按压位置中。换言之，当按键机构未正在经历键击事件时，开关40可将键帽组件偏置到其未按压位置中。当按键机构12经历键击事件时，开关40可在施加于键帽14的力的作用下扣紧，从而使得键帽组能够处于其按压位置。当键帽组件处于其按压位置时，键击可被与开关40相关联的电路或者被包含在按键机构内的其他电路(例如平行板传感器膜)记录。
蝶形铰链50用作使得键帽组件能够相对于支撑结构70移动的可移动铰链。蝶形铰链50可包括翼部51和52，它们是由耦接机构60耦接在一起的独立部件。翼部51包括键帽组件销54和枢轴销55，并且翼部52包括键帽组件销57和枢轴销56。翼部51和52可各自包括切口，使得当翼部51和52耦接在一起时，存在腔53。腔53可具有任何适当的形状诸如例如方形、矩形、圆形、或椭圆形。
键帽组件销54和57耦接到子结构20的销保持机构22a,22b。枢轴销55和56分别耦接到支撑结构70的枢轴销保持构件75和76。如下所讨论的那样，销耦接到子结构20和支撑结构70的方式根据具体实施例而不同。
尽管将翼部51和52耦接在一起，但是耦接机构60可使得翼部51和52能够彼此独立地移动。因此，如果一个翼部被锁定在一位置中，另一翼部将会能自由地移动，并且反之亦然。然而，如将在图4-5中解释的那样，翼部51和52两者被固定到支撑结构70并且用于彼此协调地移动(或摆动)，其中耦接机构60在基本平坦形位置和v形位置之间改变。耦接机构60的很多不同实施例可与蝶形铰链50一起使用。结合下面伴随图4-5的描述更详细地讨论这些实施例。在其他实施例中，从蝶形铰链50中可省去耦接铰链60。
支撑结构70可由不同材料的组合或任何合适的材料构造。所使用的具体构造和材料取决于所采用的具体按键机构实施例，并且因此下面更详细地讨论这些值得注意的特征部。图3中所示结构70的一个值得注意的特征部是切口77。切口77定位于结构70上的预先确定的位置中，使得当按键机构处于其按压位置时，子结构20的销保持机构22可装配到相应切口中。键击期间部件彼此的这种贴靠有助于按键机构12保持其相对薄的z高度。
现在参见图4A-4B，在未按压位置(图4A)和按压位置(图4B)中示出了按键机构12的示例性局部横截面视图。这两个图都示出了键帽14、子结构20的销保持机构22a,22b、具有枢轴销55和键帽组件销54的翼部51、具有枢轴销56和键帽组件销57的翼部52、耦接构件60、开关40、支撑结构70和枢轴销保持构件75和76。按键机构12的其他部件已被省略，以提供更简洁的附图并有助于易于讨论。
图4A-4B还示出了键帽平面400、枢轴销平面410和结构平面420。不管按键机构12处于其按压状态还是未按压状态，枢轴销平面410和结构平面420的位置均保持固定，如两个图中标定这两个平面之间的z高度(被示为Z固定)的那组双箭头所指出的那样。然而，键帽平面400和结构平面420之间的z高度根据按键机构12的位置而改变。在按压位置中，z高度是Z按压，如图所示，而在未按压位置中，z高度为Z未按压。
枢轴销保持构件75和76用于牢固地将枢轴销55和56保持在适当的位置，同时使得枢轴销55和56能够在枢轴销保持构件75和76内旋转。键帽组件销57耦接到销保持机构22a，销保持机构22a可以与枢轴销保持构件75和76固定其销的方式类似的方式将键帽组件销57固定到子结构20(未示出)。因此，当键帽14正在经历键击时，销保持机构22a可旋转。键帽组件销54可耦接到销保持机构22b，销保持机构22b用于使得键帽组件销54能够在按键机构12上下行进时在销保持机构内水平滑动。因此，销保持系统使用三组销保持机构(对于每对销57,56和55均有一组)以用于利用最小的水平移动来将旋转销57,56和55固定在适当的位置，并且使用第四组(对于销54)以用于利用固定的水平移动量将滑动销54固定在适当的位置。下面针对各种不同的实施例更详细地讨论关于保持机构的附加方面和特征。
现在一并参见图4A-4B和图5A-5C，翼部51和翼部52围绕其自身相应的枢转轴线枢转。翼部51围绕与枢轴销55的中心轴线共轴延伸的轴线510枢转，并且翼部52围绕与枢轴销56的中心轴线共轴延伸的轴线520枢转。由于枢轴销55和56相对于结构70固定在适当的位置(通过固定的z高度Z固定示出)，所以相对于枢轴销55和56移动的是翼部51和52的外部(特别是在键帽组件销54和57处)。
在未按压位置中，开关40处于其自然的未扣紧位置。在这个位置中，当按键机构12没有正在经历键击事件时开关40使键帽14向上偏置。利用开关40的向上偏置，其将键帽14向上推，从而使销保持机构22a,22b将翼部51,52的键帽组件销54,57向上拉。由于枢轴销55和56被固定在适当的位置，所以翼部51和52围绕其自身相应的枢转轴线510和520枢转，并且键帽组件销57保持固定在适当的位置，键帽组件销54在销保持机构22b内水平向左(在这里被显示为-X方向)滑动。如图所示，在未按压位置，翼部51和52类似于v形铰链，其中其外部(例如销区域57和54)相对于销平面410凸起。
在按压位置中，开关40扣紧，并且键帽14已竖直地向下移动，从而将翼部51和52的外部朝支撑结构70向下推动。销57,56和55被固定在适当的位置并且在其固定位置内旋转，而键帽组件销54在其保持机构内在+X方向上水平滑动。如图4A-4B中所示，当按键机构12处于按压位置时键帽组件销54的相对位置向+X方向移动。此外，在按压位置中，翼部51和52类似于原木形铰链，其中所有销54-57基本上在同一平面中。
在按键机构12中使用蝶形铰链50不仅提供了低行程键击，而且提供了稳定的按键机构。蝶形铰链50的双翼部设计相对于键帽组件均匀地分布负载。均匀分布的负载是通过将承重性键帽组件销57和54分别放置于翼部51和52的外部处来实现的。这个稳定的负载被传递到键帽14，因为不管使用者在键帽14上在哪里向下按压，负载都将分布在整个按键上，从而导致触觉上期望并且不摇晃的键击。
现在参见图6-16来讨论根据一个实施例的低行程按键机构。上面结合图2-5讨论的特征部适用于结合图6-16讨论的类似特征部，然而，值得注意的特征部将被更详细地讨论。图6示出了按键机构612的示例性顶视图，其示出了键帽614以及通过隐藏线示出的一些内部特征部。具体地，子结构620(集成有光导面板)和LED 648通过隐藏线来示出。
图7示出了按键机构612的示例性分解图。如图所示，按键机构612可包括键帽614、子结构620、网状物630、电子器件封装件642、蝶形铰链650、支撑结构670和盖板680。盖板680可以是印刷电路板或散热器。图8示出了键帽614和子结构620的底部的示例性透视图，其中子结构620被固定到键帽614。在该实施例中，子结构620兼作销保持结构和LGP。子结构620的LGP方面很明显，因为其占据键帽614的大部分表面积并且包括用于使得光源诸如LED648能够与LGP相邻装配的凹口624。
如图所示，子结构620具有位于键帽614的拐角附近的销保持机构622a和622b。销保持机构622a用于牢固地耦接销并且允许销在内部自由地旋转。具体地，销保持机构622a可以是c夹具保持构件。销保持机构622b用于将销可滑动地耦接在其中。即，销被保持在机构内，但是当按键机构正经历键击事件时允许在机构内水平滑动。销保持机构622b可具有伸出的L形状，该形状延伸足以包含滑动销的最小距离。需注意，两个销保持机构622b可彼此面对。应当理解，可使用销保持机构622b的任何合适数量的不同配置来实现所期望的耦接效果。
图9示出了电子器件封装件642的示例性透视底视图。电子器件封装件可包括安装到柔性电路板(PCB)643的开关640、连接器部分644、支撑部分645和LED 648。在其他实施例中，电子器件封装件642可包括显示器诸如OLED显示器。参见图9和10两者，电子器件封装件642被安装到子结构620。在这种布置中，开关640的基部压靠子结构620，并且LED648装配在凹口624(图8)内。支撑部分645经由连接器部分644相对于PCB 643浮置，并且包围键帽614和子结构620。因此，当按键机构612被组装时，开关640的凸头侧面向下面向支撑结构670(未示出)，并穿过蝶形铰链650的腔653(图11中示出)。此外，当进行组装时，支撑部分645可与网状物630(图7)对准，并且网状物630和支撑部分645两者可被固定到支撑结构670(图7)。
图11示出了蝶形铰链650的示例性顶视图。蝶形铰链650包括翼部651和652。在这个详细视图中没有示出耦接机构将翼部651和652耦接在一起。翼部651可包括枢轴销656、键帽组件销657和上止构件658。翼部652可包括枢轴销655、键帽组件销654和上止构件659。当翼部651和652两者彼此相邻地放置时，这些翼部被成形为使得存在腔653。枢轴销655和656以及上止构件658和659远离蝶形铰链650的外侧表面延伸，而键帽组件销654和657在蝶形铰链650内延伸。枢轴销655和上止构件659可彼此共面，并远离蝶形铰链650延伸大约相同的距离。类似地，枢轴销656和上止构件658可彼此共面，并远离蝶形铰链650延伸大约相同的距离。
图12示出了支撑结构670的示例性顶视图。支撑结构670具有枢轴销保持构件675和676以及上止机构678和679。枢轴销保持构件675和676用于分别将枢轴销655和656固定在适当的位置，但使得这些销能够在内部自由旋转。枢轴销保持构件675和676可以是c夹具类型的保持构件。上止机构678和679可以是用于分别接合上止构件658和659的钩形构件。上止机构678和679确保翼部651和652在按键机构处于其自然的未按压位置时不会向上行进超过预先确定的垂直距离。支撑结构670还可包括切口677。
图13示出了耦接到支撑结构670的蝶形铰链650的示例性顶视图。在这个视图中，枢轴销655和656分别经由枢轴销保持构件675和676被固定到支撑结构670，并且上止构件658和659分别定位于上止机构678和679下方。图13还示出了端部(围绕键帽组件销654和657居中)定位于切口677上方。图15示出了按键机构612的示例性横截面视图，其示出了枢轴销655和656与枢轴销保持构件675和676以及上止构件658和659与上止机构678和679的交互。
图14A-14B示出了根据各种实施例的另选支撑结构的透视图。具体地，图14A示出了用于将蝶形铰链650固定到支撑结构1400的另一保持构件构型。支撑结构1400包括c夹具保持构件1422以及用于保持蝶形铰链(未示出)的销的钩保持构件1432。结构1400还包括上止构件1440。
图14B示出了包括枢轴销保持构件1462和上止构件1470的支撑结构1450。枢轴销保持构件1462是包括用于保持枢轴销的两个圆形眼的单片构造。枢轴销保持构件1462可具有弹簧加载偏置，以在其枢轴销被固定在这些眼内时压靠蝶形铰链。
图16示出了未按压位置中的按键机构612的另一示例性横截面视图。这个视图示出了未扣紧位置中的开关640、v形布置的翼部651和652、销保持机构622a,622b、键帽组件销657和654以及其他部件。
图17-19示出了根据一个实施例的另一按键机构的各种示例性视图。具体地，图17示出了未按压位置中的按键机构1712的示例性透视图。图18示出了沿图17中的线18-18截取的横截面视图。图19示出了没有键帽组件的按键机构的示例性透视图。按键机构1712展现了图2-5的一般性按键机构的很多相同属性，但包括关于其铰链和支撑结构的更多细节。如图17中所示，按键机构1712可包括键帽1714、叠层1716、子结构1720、开关1740、蝶形铰链1750和支撑结构1770。
蝶形铰链1750可包括翼部1751和1752。翼部1751可包括枢轴销1755和键帽组件销1754。翼部1752可包括枢轴销1756和键帽组件销1757。键帽组件销1754和1757耦接到子结构1720并且枢轴销1755和1756耦接到支撑结构1770。枢轴销1755和1756被固定在支撑结构1770的狭槽1775和1776内。狭槽1775和1776可以是结构1770中的被叠层材料1716覆盖的腔。在一些实施例中，叠层材料1716可以与网状物诸如网状物30相同。实际上，叠层材料1716将枢轴销1755和1756锁定在支撑结构1770内的适当位置。在该实施例中，枢轴销1755,1756和键帽组件销1754,1757都远离蝶形铰链1750延伸。
开关1740可装配在存在于翼部1751和1752之间的腔中，如图所示。在这个具体实施例中，开关1740的基部可驻留在支撑结构1770上，而不是被固定到子结构1720。当按键机构1712处于其未按压位置时，开关1740处于其未扣紧状态，并且向上支撑或偏置键帽组件。当按键机构1712处于其按压位置时，开关1740将扣紧，并且翼部1751和1752将被向下压在原木形位置中，其中所有销1754,1755,1756,1757基本上在同一平面中。
每个翼部可包括用于在按键机构处于其未按压位置时限制翼部向上行进的上止机构1910。上止机构1910在该未按压位置中可接合叠层1716。上止机构1910可以一角度成形，以使得能够与叠层齐平交接。
图20-28示出了根据一个实施例的使用载体板的按键机构2012的各种例示。对按键机构2012的引用包括所有附图20-28，其中偶尔特定引用单独的附图。载体板而不是结构支撑负责将蝶形铰链的枢轴销固定在适当的位置。此外，载体板还可支撑电子器件封装件。现在参见图20，示出了按键机构2012的分解图。按键机构2012可包括键帽2014、子结构2020、载体板2090、电子器件封装件2042、开关2040、蝶形铰链2050、网状物2030和电路板2080。早前结合图2-5讨论的部件可与按键机构2012的类似部件共享特性。例如，键帽2014和子结构2020及其与蝶形铰链2050的键帽组件销的交互与键帽14和子结构20与蝶形铰链50交互的方式类似。
载体板2090被构造为装配在蝶形铰链2050的腔2053内(图21)，并且被固定到电路板2080。载体板2090可以任意数量的适当的不同方式被固定到电路板2080。例如，可被胶粘或焊接到电路板2080。又如，载体板2090可具有从载体板的底部表面延伸并与电路板2080中的对应腔接合的若干柱。再如，载体板2090可利用两个或更多个夹具2802被固定在适当的位置，如图28中所示。当载体板2090被固定到电路板2080时，其将枢轴销2056和2055固定在适当的位置，从而它们能够在枢轴销保持构件2095和2096内在适当的位置自由地旋转。蝶形铰链2050的销布置在图21中更详细地示出，并且载体板2090的枢轴销保持构件在图22,23,24和25中更详细地示出。
蝶形铰链2050可包括使用耦接机构(未示出)连接在一起的两个翼部2051,2052。可使用任何合适的耦接机构。下面更详细地描述此类耦接机构的多个实例。当这两个翼部2051,2052被相邻放置时，在它们之间可存在腔2053。
载体板2090可由任何合适的材料诸如金属或塑料构造。载体板2090的构造可包括两侧具有两个凸起的臂构件2092的平板2091。每个凸起的臂构件2092可包括枢轴销保持构件2095和枢轴销保持构件2096。此外，每个凸起的臂构件2092可包括两个上止突起2099。上止突起2099用于在按键机构2012处于其未按压位置时接合蝶形铰链2050的上止机构2059。突起2099阻止蝶形铰链2050的翼部2051,2052行进超过固定的垂直向上方向。
平板2091可用作电子器件封装件2042的平台，电子器件封装件可包括开关2040、LED、光导面板、显示器、和/或柔性电路以及其他特征部。这种布置有助于电路板2080和电子器件封装件2042之间简单容易的连接，因为载体板2090直接连接到电路板2080。这不同于与按键机构612相关联的柔性印刷电路板实施例(前文中所描述)。此外，如在该实施例中所示，开关2040被安装为使得其弹片面向子结构2020和键帽2014。因此，当开关2040处于其未扣紧位置时，其用于将键帽2014和子结构2020向上偏置。
现在参见图26和27，示出了与键帽组件销2054和2057交互的子结构2020的销保持机构2022a,2022b。具体地，图27示出了不同的销保持机构，销保持机构2022a用于将键帽组件销2054固定在适当的位置使得其在适当的位置旋转，并且销保持机构2022b用于使得键帽组件销2057在按键机构2012正被按压时能水平滑动。
图29-33示出了可与按键机构一起使用的几个不同的蝶形铰链实施例。结合图29-33讨论的每个实施例均包括利用耦接机构耦接在一起的两个翼部。耦接机构的本质发生变化，并且可包括两个一般类型：活动铰链和齿轮铰链。活动铰链耦接机构可以是物理地将这两个翼部附接在一起的柔性材料或材料的组合。齿轮铰链是构建到其自身的翼部内的允许在翼部之间实现类似齿轮交互的耦接机构。
图29A-29B示出了根据一个实施例的蝶形铰链2900的示例性顶视图和局部透视图。铰链2900包括利用活动铰链2930耦接在一起的翼部2910和2920。如图所示，翼部2910和2920可包括销，并且可例如由玻璃填充的塑料制成。活动铰链2930可由比用于制造翼部的材料更软的塑性材料制成。翼部2910和2920还包括自锁定结构2912和2922。
蝶形铰链2900可使用双注塑工艺来制造，其中第一注塑生成翼部2910和2920并且第二注塑形成活动铰链2930。当第二注塑被施加时，其将自己自锁定到自锁定结构2912和2922，以将翼部2910和2920耦接在一起。需注意，活动铰链2930的厚度在蝶形铰链2900的中心轴线2940处明显比在活动铰链2930的其他部分处更薄。翼部2910和2920之间的结合处的更薄的区段可有助于在翼部2910和2920之间易于弯曲。
图30A-30B示出了根据一个实施例的蝶形铰链3000的示例性顶视图和透视图。可通过围绕活动铰链3030嵌入成型翼部3010和3020来制造蝶形铰链3000。所成型的翼部3010和3020可包括销，如图所示。活动铰链3030可以是包含若干活动铰链3030的金属条3050的一部分(如图30C中所示)。在单个条上包括若干活动铰链3030可提高蝶形铰链3000的制造吞吐量。在翼部3010和3020被成型到条3050上之后，条可被剪切以产生适于在按键机构中使用的单个蝶形铰链3000。翼部3010和3020可例如利用塑料诸如玻璃填充的塑料来构造。
活动铰链3030可以是用于弯曲以使得翼部3010和3020能够在被用于按键机构中时能移动的相对薄的金属(例如钢)片。活动铰链3030可包括保持特征部3012和3014以在翼部被成型至其时有助于粘附到翼部。当翼部3010和3020被成型到条3050上时，可使用遮断来防止翼部完全覆盖活动铰链3030，从而保留活动铰链3030的一部分被暴露。
图31A-31C示出了根据一个实施例的蝶形铰链3100的各种视图。可通过利用注塑的活动铰链3130将金属翼部3110和3120耦接在一起来构造蝶形铰链3100。翼部3110和3120可由压铸件或锻造金属构造。在一个实施例中，翼部可由锌压铸件形成。在该实施例中，销也在压铸件或锻造金属中形成。翼部3110和3120可被构造为具有保持特征部3112和3122，以有助于活动铰链3130保持。活动铰链3130可以是能够弯曲的任何适当的柔顺材料。例如，活动铰链3130可由塑性或橡胶材料构造。
图32A-32C示出了根据一个实施例的蝶形铰链3200的示例性视图。蝶形铰链3200可由利用模塑材料重叠注塑的两个金属芯3201和3202(用隐藏线示出)来构造。模塑材料完全包封金属芯3201和3202，以形成各自包括通过重叠注塑形成的销的翼部3210和3220以及活动铰链3230。芯3201和3202可以是在其中结合有保持特征部3205的分开的金属部件。保持特征部3205可使得注塑的材料能够将其自身自锁定到芯3201和3202。
活动铰链3230可由将芯3201和3202耦接在一起的重叠注塑件形成。其尺寸被设定成在翼部3210和3220之间的结合处相对窄，以有助于易于移动。铰链3200可以批量方式被构造，因为条3250可包含若干芯。芯可被重叠注塑并且然后被冲切，以产生每个蝶形铰链3200。
在另一实施例(未示出)中，蝶形铰链可由具有锻造或压铸销的两个金属芯构造，这两个金属芯至少部分地利用模塑材料重叠注塑，但其重叠注塑的方式使得销被保持为暴露的。这样，金属销被暴露，并由金属而不是注塑塑料形成。活动铰链由将这两个芯耦接在一起的注塑塑料形成。
图33A-33B示出了根据一个实施例的蝶形铰链3300的示例性视图。铰链3300包括各自包括销和上止机构的翼部3310和3320，如图所示。翼部3310具有齿轮构件3315并且翼部3320具有齿轮构件3325。齿轮构件3315,3325彼此交互以形成齿轮铰链。
参见图33B，示出了齿轮铰链的特写视图。具体地，示出了齿轮构件的齿部。翼部3310具有上齿部3315U和下齿部3315L并且翼部3320具有下齿部3325L和上齿部3235U。上齿部3315U与下齿部3325L交互并且上齿部3325U与下齿部3315L交互。这个上/下齿部构造可有助于翼部3310和3320当用于按键机构时的耦接。
各种实施例已具体参照其特定特征而被详细地描述，但应当理解，在本公开的实质和范围内可进行变型和修改。虽然在本文中已经描述了特定实施例，但应当指出的是，本专利申请并不限于这些实施例。具体地，在兼容的情况下，相对于一个实施例描述的任何特征也可用于其他实施例。同样，在兼容的情况下，不同实施例的特征可互换。

Claims (19)

1.一种按键机构，包括：
键帽组件；
支撑结构；和
蝶形铰链，所述蝶形铰链包括：
第一翼部；
邻近第一翼部的第二翼部；以及
活动铰链，所述活动铰链将第一翼部枢转耦接到第二翼部，使得在第一翼部和第二翼部之间形成腔，所述活动铰链包括：
第一枢轴销，所述第一枢轴销从第一翼部延伸，并且能够相对于所述支撑结构以横向于所述键帽组件的致动方向的方向移动；和
第二枢轴销，所述第二枢轴销从第二翼部延伸，并且由所述支撑结构限制在横向于所述致动方向的所述方向上；和
一对键帽组件销，所述一对键帽组件销枢转耦接到所述键帽组件。
2.根据权利要求1所述的按键机构，还包括被固定在位于所述键帽组件和所述支撑结构之间的所述腔内的开关，所述开关操作以在第一位置中偏置所述键帽组件。
3.根据权利要求2所述的按键机构，其中所述开关包括操作地连接到柔性电路板的弹片开关。
4.根据权利要求1所述的按键机构，其中所述键帽组件包括：
键帽；和
子结构，所述子结构耦接到所述键帽的背部表面。
5.根据权利要求4所述的按键机构，其中所述子结构包括光导面板。
6.根据权利要求1所述的按键机构，还包括耦接到所述支撑结构的网状物，所述网状物的尺寸被设定成使得所述键帽组件和所述蝶形铰链装配在所述网状物的内部区域内。
7.根据权利要求1所述的按键机构，其中：
所述活动铰链是第一活动铰链；以及
所述蝶形铰链还包括将第一翼部枢转耦接到第二翼部的第二活动铰链。
8.一种按键机构，包括：
键帽组件；
支撑结构；和
蝶形铰链，所述蝶形铰链包括通过活动铰链耦接在一起的两个独立地进行关节运动的翼部，所述活动铰链包括至少部分包封所述两个独立地进行关节运动的翼部的端部的塑料材料，每个翼部耦接到所述键帽组件和所述支撑结构，其中
每个翼部操作以在所述按键机构的键击期间围绕其自身的枢转轴线枢转。
9.根据权利要求8所述的按键机构，其中两个翼部的所述枢转轴线在按压位置和未按压位置两者期间均保持固定在同一平面中。
10.根据权利要求8所述的按键机构，其中
当处于未按压位置时，所述翼部相对于彼此形成v形联接件；以及
当处于按压位置时，所述翼部两者彼此基本上共面。
11.一种按键机构，所述按键机构操作以在按压位置和未按压位置之间移动，所述按键机构包括：
键帽组件；
蝶形铰链，所述蝶形铰链包括邻近彼此定位并且形成腔的两个分开的翼部，每个翼部包括：
一对枢轴销；和
一对键帽组件销，所述一对键帽组件销耦接到所述键帽组件；
载体板，所述载体板适于装配在所述腔内，所述载体板具有保持构件，所述保持构件用于将每个翼部的所述一对枢轴销固定在所述保持构件的底表面和底层电路板的顶表面之间；以及
弹片开关，所述弹片开关安装到所述载体板。
12.根据权利要求11所述的按键机构，其中所述载体板进一步包括多个上止突起；并且其中所述蝶形铰链包括多个上止机构，其中所述上止突起接合所述上止机构，以当所述按键机构处于所述未按压位置时阻止所述蝶形铰链行进超过预先确定的位置。
13.根据权利要求11所述的按键机构，其中所述载体板被固定到所述电路板。
14.根据权利要求13所述的按键机构，其中所述载体板包括从所述载体板的底部表面延伸的多个柱，并且其中所述电路板包括尺寸被设定成接收所述柱的多个腔。
15.根据权利要求13所述的按键机构，其中所述电路板包括多个切口，所述切口的尺寸被设定成当所述按键机构处于所述按压位置时接收所述键帽组件的销接收构件。
16.根据权利要求11所述的按键机构，其中所述蝶形铰链进一步包括：
两个独立的翼部；和
两个耦接铰链，所述两个耦接铰链将所述翼部耦接在一起。
17.根据权利要求16所述的按键机构，其中所述耦接铰链是活动铰链或齿轮铰链。
18.一种蝶形组件，包括：
第一翼部和第二翼部，每个翼部包括：
一对枢轴销；和
一对键帽组件销；
第一铰链和第二铰链，所述第一铰链和所述第二铰链包括重叠注塑到第一翼部和第二翼部两者的端部上的柔顺材料，由此将所述第一翼部和所述第二翼部柔性耦接在一起；和
腔，所述腔形成于所述第一翼部和所述第二翼部之间。
19.根据权利要求18所述的蝶形组件，其中所述第一铰链和所述第二铰链包括易于弯曲的基本上薄的部分。
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