CN105632824A - 按键结构 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种利用磁吸力作为回复力的按键结构，其于底座与键帽之间设置提供键帽支撑及作动机制的支架、及与该支架以磁吸力互动的另一支架。当键帽不受外力按压时，磁吸力驱使该两个支架稳定支撑于该底座上，形成稳定的支撑结构，使得键帽位于相对于底座较远的位置。当键帽受外力按压而朝向底座移动时，磁吸力被外力克服，使得两个支架分开，即前述稳定的支撑结构暂时性地被破坏。一旦外力消失，两个支架即可因磁吸力而再次形成稳定的支撑结构。藉此，本发明的按键结构避免使用传统的弹性构件，升降机构仍能获得相对大的设置空间，有助于升降机构的结构强度及作动稳定度。

Description

按键结构
技术领域
本发明关于一种按键结构，尤指一种利用磁吸力作为回复力的按键结构。
背景技术
传统按键结构利用于键帽下方设置的弹性构件(例如硅胶圆突)，提供键帽回复力以直接驱使键帽回到原位(即未被按压时的位置)。为能提供使用者足够的按压回馈手感(即使用者按压时感受的反作用力大小及其变化)，此弹性构件通常体积难以缩小，使得此种按键结构难以适用于薄形键盘中。此外，采用具有相当体积的弹性构件，亦会影响其他构件(例如用于提供键帽上下移动的升降机构)的结构强度及稳定度，此问题于薄形键盘中将更形严重。因此，除非减损或牺牲键帽作动的稳定性或按压回馈手感，否则此种按键结构实难以适用于薄形键盘中。
发明内容
鉴于先前技术中传统的硅胶圆突等弹性构件无法适应薄形键盘的问题，本发明提供一种按键结构，利用能与底座以磁吸力互动的支架，用于对键帽升降作动的支架提供磁吸力，以作为键帽的回复力，使得该按键结构无需如传统硅胶圆突所需的设置、作动空间，亦能提供使用者足够的按压回馈手感。
根据本发明的按键结构包含键帽、底座、第一支架及第三支架。该第一支架设置于该键帽与该底座之间，该第一支架包含第一磁吸部，该键帽支撑于该第一支架并经由该第一支架以相对于该底座上下移动。该第三支架设置于该键帽与该底座之间并包含支撑部及第二磁吸部，该第三支架以该支撑部支撑于该底座上，该第二磁吸部位于该键帽与该第一磁吸部之间且与该第一磁吸部之间产生磁吸力。其中，当该键帽不受外力按压时，该磁吸力驱使该第一磁吸部与该第二磁吸部靠近，使得该第一支架及该第三支架稳定支撑于该底座上，以及当该键帽受外力按压而朝向该底座移动时，该第一支架朝向该底座旋转使得该第一磁吸部与该第二磁吸部相互远离。于其它实施例中，磁吸力的大小不必然仅能由相互作用的结构的尺寸大小决定，亦可由结构的材质而决定，故用于产生该磁吸力的结构可仅占用相对小的空间来设置及作动，此特性有助于避免过度影响该第一支架的结构强度及作动稳定度，故有助于实施在薄形按键结构中。又，磁吸力随着该二磁吸部间的距离增加而呈非线性的减少，此特性有助于提供使用者明显的回馈手感。又，磁吸力可轻易地通过改变第一磁吸部与第二磁吸部的材质而获得所需的大小，亦即能提供使用者足够的回馈力量。
作为可选的技术方案，该第三支架包含延伸臂，该延伸臂位于该键帽与该第一支架之间，该第三支架以该支撑部可旋转地支撑于该底座上，当该键帽受该外力按压而朝向该底座移动时，该磁吸力驱使该延伸臂朝向该底座施力于该第一支架。
作为可选的技术方案，该底座包含开关，该延伸臂具有触发部，该触发部朝向该开关突出，当该键帽受该外力按压而朝向该底座移动时，该触发部触发该开关。
作为可选的技术方案，于该键帽受该外力按压而朝向该底座的移动中，该键帽自初始位置、经过触发位置移动至按压位置，当该键帽经过该触发位置时，该触发部触发该开关。
作为可选的技术方案，该底座包含开关，该第一支架包含触发部，该触发部朝向该开关突出，当该键帽受该外力按压而朝向该底座移动时，该触发部触发该开关。
作为可选的技术方案，该延伸臂保持接触该第一支架。
作为可选的技术方案，该当该键帽不受外力按压时，该磁吸力驱使该第一磁吸部与该第二磁吸部靠近，使得该第一支架及该第三支架相接触并稳定支撑于该底座上。
作为可选的技术方案，该底座包含底板，该底板的一部分向上突出形成该第三支架。
作为可选的技术方案，还包含第二支架，该第二支架设置于该键帽与该底座之间，该键帽支撑于该第一支架及该第二支架上并经由该第一支架及该第二支架以相对于该底座上下移动。
作为可选的技术方案，该第一支架及该第二支架枢接。
作为可选的技术方案，该第一支架及该第二支架形成剪刀结构。
因此，相较于先前技术，本发明提供的按键结构的升降机构的第一支架与第三支架通过第一磁吸部与第二磁吸部的相吸作用而呈现暂时性的固定连接结构，且第一支架与第三支架分别连接于底板，故可形成状态固定的结构，而稳定支撑于底座上。藉此，可避免使用传统的弹性构件获得相对大的设置空间，以适用于薄形的按键装置及其键盘；第一支架与第二支架藉由磁吸力形成的暂时性的固定连接结构，有助于升降机构的结构强度及作动稳定度。
此外，根据本发明的按键结构能提供使用者足够的按压回馈手感(即使用者按压时感受的反作用力大小及其变化)，且适于薄形设计，故本发明能有效解决先前技术中目前薄形键盘设计面临的两难问题。
关于本发明之优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1为根据本发明的一实施例的按键结构的示意图。
图2为图1中按键结构的局部爆炸图。
图3为图1中按键结构的爆炸图。
图4为图1中按键结构于其键帽未受外力按压而位于初始位置时沿线X-X的剖视图。
图5为图1中按键结构于其键帽受外力按压而移动至触发位置时沿线X-X的剖视图。
图6为图1中按键结构于其键帽受外力按压而移动至按压位置时沿线X-X的剖视图。
图7为根据本发明的另一实施例的按键结构的爆炸图。
图8为图7中按键结构于其键帽未受外力按压时的剖视图。
图9为图7中按键结构于其键帽受外力按压时的剖视图。
图10为根据本发明的另一实施例的按键结构的爆炸图。
图11为图10中按键结构于其键帽未受外力按压时的剖视图。
图12为图10中按键结构于其键帽受外力按压时的剖视图。
图13为根据一实施例的底板与第三支架组合的示意图。
图14为根据本发明的另一实施例的按键结构于其键帽未受外力按压而位于初始位置时的剖视图。
图15为图14中按键结构于其键帽受外力按压而移动至触发位置位置时的剖视图。
图16为图14中按键结构于其键帽受外力按压而移动至按压位置位置时的剖视图。
具体实施方式
请参阅图1至图3。根据本发明的一实施例的一按键结构1包含键帽10、底座12、升降机构14及第三支架16。键帽10设置于底座12之上，升降机构14连接于键帽10与底座12之间，使得键帽10能经由升降机构14以相对于底座12上下移动。第三支架16设置于键帽10与底座12之间，第三支架16与升降机构14通过磁吸力互动以提供复位键帽10所需的驱动力。藉此，根据本发明的按键结构1无需使用传统的弹性构件(例如硅胶圆突)以提供键帽10所需的回复力，升降机构14仍能获得相对大的设置空间而能够适用于薄形的按键装置及其键盘，有助于升降机构14的结构强度及作动稳定度。
进一步来说，底座12包含底板122及叠置于底板122上的电路板124(例如薄膜电路板)，电路板124具有开关1242(于图3中以带影线的虚线圆圈表示)。升降机构14包含第一支架142及第二支架144，均设置于键帽10与底座12之间。第一支架142的两端部142a、142b分别可旋转地连接至键帽10的连接部102及底板122的连接部1222，第二支架144的两端部144a、144b分别可旋转地连接至键帽10的连接部104及底板122的连接部1224，第一支架142与第二支架144相互枢接，故键帽10支撑于第一支架142及第二支架144上并经由第一支架142及第二支架144以相对于底座12上下移动。其中，于本实施方式中，第一支架142与第二支架144可形成剪刀结构。第一支架142包含第一磁吸部1422。第三支架16包含相互连接的第二磁吸部162、支撑部164及延伸臂166，第三支架16利用第一支架142的通孔142c以使支撑部164向下伸出，使得第三支架16以支撑部164支撑于底座12(或底板122)上，第二磁吸部162位于键帽10与第一磁吸部1422之间，延伸臂166位于键帽10与第一支架142之间。于本实施例中，第一支架142的架体1420为塑胶件，第一磁吸部1422为磁铁，第一磁吸部1422可嵌入架体1420；第三支架16整体以磁性材料(可为已磁化的材料或可被磁化的材料)制作，故第二磁吸部162可与第一磁吸部1422之间产生磁性互动。于其它实施例中，第一磁吸部1422亦可改为磁性材料制作，而第二磁吸部162改采磁铁实现，例如第三支架16整体仍以金属板件制作本体，并粘附磁铁作为第二磁吸部162。此外，前述磁吸部1422、162亦不以单一材质结构为限，复合结构亦可。另外，于本实施例中，第一支架142的端部142b于与连接部1222连接处，沿旋转轴(即大致相当于第一支架142与连接部1222相对旋转的轴向)向外延伸突柱142d，有助于提升第一支架142相对于连接部1222旋转的稳定度。
请并参阅图4至图6，其中支撑部164隐藏的轮廓以虚线绘示于图中。于按键结构1中，键帽10受外力F0(以箭头表示于图中)按压而朝向底座12的移动中，键帽10自初始位置(相当于键帽10未被按压时，如图4所示)、经过触发位置(如图5所示)移动至按压位置(如图6所示)。第二磁吸部162与第一磁吸部1422相对设置并产生磁吸力F1(以双箭头表示于图中)，使得第二磁吸部162与第一磁吸部1422具有相互靠近的趋势。当键帽10不受外力F0按压时，磁吸力F1驱使第一磁吸部1422与第二磁吸部162靠近，使得键帽10自按压位置、经过触发位置回复至初始位置且第一支架142及第三支架16稳定支撑于底座12上。虽于本实施例中，第一磁吸部1422与第二磁吸部162因实际的结构配置而未能紧密相贴合，但磁吸力F1仍足使第一支架142与第三支架16稳定结合。于其它实施例中，亦可通过改变结构配置使得第一磁吸部1422与第二磁吸部162能紧密相贴合，更能提升第一支架142与第三支架16因磁吸力F1而结合的稳定度。就机构逻辑而言，第一支架142与第三支架16通过第一磁吸部1422与第二磁吸部162的相吸作用而呈现暂时性的固定连接结构，第一支架142以其端部142b连接于底板122，第三支架16以其支撑部164抵接于底板122，故此时第一支架142与第三支架16形成状态固定的结构，而能稳定支撑于底座12上。当键帽10受外力F0按压而朝向底座12移动时(例如使用者以手指按压键帽10)，第一支架142朝向底座12旋转使得第一磁吸部1422与第二磁吸部162相互远离；此时，第一支架142与第三支架16不再是固定连接结构，而能相对运动。
延伸臂166放置于第一支架142，延伸臂166具有触发部166a，可自第一支架142的通孔142e向下伸出(即朝向开关1242突出)，使得当键帽10受外力F0按压而朝向底座12移动时，触发部166a能触发开关1242。于本实施例中，支撑部164抵接底板122，故抵接处可视为第三支架16相对于底板122的旋转中心，亦即支点(以十字标记表示于图中)。以延伸臂166、第二磁吸部162及支点于底板122的投影来看，第二磁吸部162的质心位于延伸臂166的质心与支点之间，故磁吸力F1原则上会驱使支撑部164保持抵接底板122且延伸臂166原则上保持抵靠第一支架142。以图4至图6的视角而言，于键帽10受外力F0而朝向底板122自初始位置、经过触发位置移动至按压位置移动的过程中，第一支架142顺时针旋转，第一磁吸部1422远离第二磁吸部162。第三支架16受到磁吸力F1的作用而有逆时针旋转的倾向，于触发部166a接触开关1242前，延伸臂166保持接触第一支架142。当键帽10位于触发位置时，触发部166a接触并触发开关1242。于触发部166a接触开关1242后，虽第一支架142持续随着键帽10的向下移动而旋转，但第三支架16原则上不再旋转，且延伸臂166与第一支架142分开。于键帽10自触发位置移动至按压位置，触发部166a保持接触开关1242。此外，于键帽10自触发位置至按压位置移动时，第三支架16原则上不再旋转，故触发部166a对开关1242的触发施力实质上不会增加(忽略磁吸力F1变化对触发施力的影响)，此可保护开关1242的结构，延长使用寿命。另外，于键帽10自初始位置移动至触发位置时，延伸臂166受到磁吸力F1的作用，接触并施力F2(以箭头表示于图中)于第一支架142，有助于第一支架142的顺时针旋转。当键帽10不受外力F0按压时(例如使用者手指移离键帽10)，磁吸力F1驱使第一磁吸部1422与第二磁吸部162靠近，使得第一支架142及第三支架16相接触并稳定支撑于底座12上(如图4所示)；其中，磁吸力F1驱使第一支架142逆时针旋转亦同时驱使第三支架16顺时针旋转，使得键帽10自按压位置、经过触发位置回复至初始位置。
于本实施例中，按键结构1于键帽10经过触发位置时，触发部166a触发开关1242，故可提供两阶段的按压操作，增加按键结构1输入的多样式(例如按键结构1另具有一触发部，用以于键帽10位于按压位置时，触发电路板124的另一个开关)。但本发明不以此为限。例如通过设计触发部166a突出第一支架142伸出的长度或开关1242(或触发部166a)的设置位置，使得触发位置与按压位置重合，亦即键帽10只有两种状态(即被按压或未被按压)。
请参阅图7至图9，其中图8及图9的剖面位置相当于图1中线X-X的位置，且支撑部164隐藏的轮廓以虚线绘示于图中。按键结构3与按键结构1结构大致相同，故按键结构3沿用按键结构1的元件符号，关于按键结构3中元件的说明，请亦参阅关于按键结构1中相同命名元件的说明。按键结构3与按键结构1的主要差异在于按键结构3的第三支架36不再负担触发开关1242的作动，而由按键结构3的升降机构34的第一支架342负担。第一支架342对应开关1242包含触发部142f，触发部142f自架体1420朝向开关1242突出。当键帽10受外力F0按压而朝向底座12移动时，触发部142f触发开关1242。于本实施例中，键帽10仅具有两种位置，一是初始位置(即键帽10未被按压时)，另一是按压位置，这也是触发位置(即键帽10被按压后)。另外，于本实施例中，第三支架36仍保有延伸臂166，故于键帽10自初始位置移动至按压位置(或谓触发位置)时，延伸臂166受到磁吸力F1的作用，保持接触并施力F2(以箭头表示于图中)于第一支架342，亦有助于第一支架342的顺时针旋转。
请参阅图10至图12，其中图11及图12的剖面位置相当于图1中线X-X的位置。按键结构5与按键结构3结构大致相同，故按键结构5沿用按键结构3的元件符号，关于按键结构5中元件的说明，请亦参阅关于按键结构3中相同命名元件的说明。按键结构5与按键结构3的主要差异在于按键结构5的第三支架56除了不再负担触发开关1242的作动外，也没有延伸臂166，故按键结构5的升降机构54的第一支架542仅与第三支架56的第二磁吸部162互动，其中，支撑部564隐藏的轮廓以虚线绘示于图11及图12中。同样的，第三支架56仍可通过第二磁吸部162与第一磁吸部1422间产生的磁吸力F1提供键帽10回复力及与第一支架34于键帽10未被按压时于底座12上形成稳定的支撑结构。此外，于本实施例中，第三支架56无需随着键帽10相对于底座12的移动而移动，第三支架56以支撑部564固定于底板122上，其中支撑部564卡于底板122的突柱1226间。但本发明不以此为限，例如第三支架56仍得以可旋转的方式连接于底板122上，如前述第三支架16、36的支撑部164抵接底板122。
于前述实施例中，第三支架16、36以支撑部164抵接底板122为例，但本发明不以此为限。原则上，只需第三支架16、36可旋转地支撑于底座12上，不限于抵接的方式，皆可使得当键帽10受外力F0而朝向底座12时，磁吸力F1驱使延伸臂166朝向底座12施力于第一支架142、342。例如枢接，或以容许弹性的弯曲的连接结构或材料连接第三支架16、36与底板122，亦可实现前述可旋转地连接，进而使第三支架16、36能相对于底座12旋转。
另外，当第三支架(例如第三支架36、56)无需用于触发开关1242时，第三支架无需随着键帽10的上下移动而旋转；换言之，第三支架可采相对于底座12固定设置的方式，例如粘附于底座12(或底板122)、由底板122的一部分向上突出形成第三支架(例如由一金属板件冲压成形，同时形成底板122及第三支架56'，如图13所示)。
另外，于前述各实施例中，键帽10经由第一支架142及第二支架144水平支撑于底座12上，但本发明不以此为限。于实作上，键帽10相对于底座12上下移动不限于水平上下移动，键帽10上下摆动亦能相对于底座12具有不同的位置，故逻辑上键帽10的上下摆动亦可视包含键帽10相对于底座12的上下移动。请参阅图14至图16，其中图14至图16的剖面位置相当于图1中线X-X的位置，其中，支撑部164隐藏的轮廓以虚线绘示于图中。按键结构7与按键结构1结构大致相同，故按键结构7沿用按键结构1的元件符号，关于按键结构7中元件的说明，请亦参阅关于按键结构1中相同命名元件的说明。按键结构7与按键结构1的主要差异在于按键结构7仅使用第一支架142作为升降机构，第一支架142的端部142a连接至键帽10的一侧，键帽10的另一侧则直接可滑动地放置于底座12上。换言之，键帽10支撑于第一支架142并经由第一支架142以相对于底座12上下摆动。于其它实施例中，键帽10的另一侧可与底座12亦可经由容许键帽10相对于底座12旋转的结构连接。藉此，当键帽10受外力F0按压而自初始位置(相当于键帽10未被按压时，如图14所示)、经过触发位置(如图15所示)移动至按压位置(如图16所示)时，键帽10的另一侧虽在底座12上滑动，键帽10仍能具有不同的位置，使得按键结构7也能有如按键结构1一样的作动逻辑，并提供两阶段的按压操作。同样的，当外力F0自键帽10除去后，受到第二磁吸部162与第一磁吸部1422间的磁吸力F1的作用，键帽10自按压位置、经过触发位置回复至初始位置。
于按键结构7中，键帽10的设置架构亦可应用于前述按键结构3、5中，不另赘述。另外，于其它实施例中，根据本发明的升降机构亦可使用单一支架(作为第一支架)并搭配导引键帽垂直移动的结构，亦能产生键帽水平上下的运动，例如将按键结构7中，以导槽(固定设置于底座)以导引键帽10的另一侧于垂直方向的移动。其他可行的实施方式可为习知技艺者基于前述各实施例的说明及习知按键结构而可轻易完成，不另赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种按键结构，其特征在于，该按键结构包含：
键帽；
底座；
第一支架，其设置于该键帽与该底座之间，该第一支架包含第一磁吸部，该键帽支撑于该第一支架并经由该第一支架以相对于该底座上下移动；以及
第三支架，其设置于该键帽与该底座之间并包含支撑部及第二磁吸部，该第三支架以该支撑部支撑于该底座上，该第二磁吸部位于该键帽与该第一磁吸部之间且与该第一磁吸部之间产生磁吸力；
其中，当该键帽不受外力按压时，该磁吸力驱使该第一磁吸部与该第二磁吸部靠近，使得该第一支架及该第三支架稳定支撑于该底座上，以及当该键帽受外力按压而朝向该底座移动时，该第一支架朝向该底座旋转使得该第一磁吸部与该第二磁吸部相互远离。
2.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于，该第三支架包含延伸臂，该延伸臂位于该键帽与该第一支架之间，该第三支架以该支撑部可旋转地支撑于该底座上，当该键帽受该外力按压而朝向该底座移动时，该磁吸力驱使该延伸臂朝向该底座施力于该第一支架。
3.如权利要求2所述的按键结构，其特征在于，该底座包含开关，该延伸臂具有触发部，该触发部朝向该开关突出，当该键帽受该外力按压而朝向该底座移动时，该触发部触发该开关。
4.如权利要求3所述的按键结构，其特征在于，于该键帽受该外力按压而朝向该底座的移动中，该键帽自初始位置、经过触发位置移动至按压位置，当该键帽经过该触发位置时，该触发部触发该开关。
5.如权利要求2所述的按键结构，其特征在于，该底座包含开关，该第一支架包含触发部，该触发部朝向该开关突出，当该键帽受该外力按压而朝向该底座移动时，该触发部触发该开关。
6.如权利要求2所述的按键结构，其特征在于，该延伸臂保持接触该第一支架。
7.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于，该当该键帽不受外力按压时，该磁吸力驱使该第一磁吸部与该第二磁吸部靠近，使得该第一支架及该第三支架相接触并稳定支撑于该底座上。
8.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于，该底座包含底板，该底板的一部分向上突出形成该第三支架。
9.如权利要求1-8中任意一项所述的按键结构，其特征在于，还包含第二支架，该第二支架设置于该键帽与该底座之间，该键帽支撑于该第一支架及该第二支架上并经由该第一支架及该第二支架以相对于该底座上下移动。
10.如权利要求9所述的按键结构，其特征在于，该第一支架及该第二支架枢接。
11.如权利要求10所述的按键结构，其特征在于，该第一支架及该第二支架形成剪刀结构。
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