CN105655179B - 磁性按键及其键盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁性按键及其键盘，按键包括底板、感应元件、中板、磁性元件、金属键帽、字键；感应元件，设置在底板上方；中板，位于感应元件的上方，中板上设置有贯穿上表面和下表面的按键孔和容置槽；磁性元件置于中板的容置槽内；金属键帽具有帽体和帽檐，体置于中板按键孔中，且帽体上表面具有通孔，帽檐位于中板下表面和感应元件之间，且延伸至中板容置槽下方；帽体未受外力挤压时，磁性元件吸合金属键帽的帽檐；字键下表面具有凸起，凸起穿过金属键帽帽体的通孔，位于感应元件的上方。本发明解决了现有技术中键盘较厚，磁吸键盘结构复杂、手感差的技术问题，特别适用于薄型键盘，如超极本、平板电脑及手机键盘。

Description

磁性按键及其键盘

技术领域

本发明涉及一种键盘输入设备，具体地说涉及一种磁性按键及其键盘，及应用该键盘的手机保护外壳。

背景技术

键盘是当前最常用也是最主要的输入设备，通过键盘可以将英文字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等，被广泛应用于各种终端设备上。随着技术的发展，出现了声控输入，手写输入和触摸或点击输入等多种非键盘输入方式，但由于键盘作为具有良好手感的输入方式，仍然被多数人所采用。

随着消费性电子产品逐渐轻薄化的发展趋势，键盘也相应地被设计为更轻更薄的结构，如磁吸式键盘，以适用于薄型电子产品。如中国专利文献CN202601435公开了一种磁性按键组合，该磁性按键组合包含键帽、支撑板、开关元件、框体。键帽具有支点，且该支点为该键帽的转动轴，所述键帽具有第一磁性元件。支撑板用于承载所述支点，所述支撑板具有空间，第二磁性元件嵌设于该空间内，所述第二磁性元件与所述第一磁性元件极性互斥。开关元件位于所述键帽下方。其中，当所述键帽未受力时，所述第一磁性元件排斥所述的第二磁性元件，使所述磁性按键组合处于断开态，当所述键帽所受向下压力超过一预定值时，所述键帽向下运动而致动所述开关元件。上述技术中的磁性按键结构复杂，以转动轴为支点的滑动吸附效果不稳定，与传统键盘输入手感有偏差。

如中国专利文献CN103065846公开了一种磁吸式按键及键盘，该磁吸式按键包含底板、支撑架、第一磁吸单元、键帽以及第二磁吸单元，支撑架设置于该底板上，且该支撑架具有开孔，该第一磁吸单元设置于该支撑架，该键帽以可活动方式设置于该支撑架与该底板的间，该键帽沿着预设方向相对该底板移动。该第二磁吸单元设置于该键帽的底部，该第二磁吸单元与该第一磁吸单元产生平行于该预设方向的磁性吸附力，用以驱动该第二磁吸单元抵靠于该开孔的周缘，且驱动该键帽穿出该开孔。

上述技术中的磁吸式按键结构利用磁吸单元的磁性吸附力，使得使用者在按压键帽时，施加外力克服磁性吸附力以提供较佳的操作手感。但是上述磁吸式按键结构由于设置有支撑架，从而到导致磁吸式按键的厚度较大，限制了按键向更薄的方向发展。因此，如何提供一种结构简单、手感良好且更薄的键盘，是现有技术中尚未解决的技术难题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中键盘较厚，磁吸键盘结构复杂、手感差的问题，从而提出一种结构简单、薄型、手感好的按键及键盘。

本发明还提供一种具有上述键盘的手机保护外壳。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种磁性按键，包括：

底板；

感应元件，设置在底板上方；

还设置有：

中板，位于感应元件的上方，中板上设置有贯穿上表面和下表面的按键孔和容置槽；

磁性元件，置于中板的容置槽内；

金属键帽，包括帽体和与帽体连接设置的帽檐，帽体置于中板的按键孔中，贯穿帽体的上下表面设置有通孔；帽檐设置在中板下表面和感应元件之间，且延伸至中板容置槽下方；帽体未受外力挤压时，磁性元件吸合金属键帽的帽檐；

字键,其下表面具有凸起，凸起穿过金属键帽帽体的通孔，位于感应元件的上方。字键及其下表面的凸起是可分离的。

按键孔为四边形或多边形或圆形通孔。

中板的容置槽对称设置在中板按键孔的外围。

磁性元件为永久磁铁。

磁性元件为钕铁硼磁铁、铁氧体磁铁、铝镍钴磁铁、铁铬钴磁铁中的任意一种。

金属键帽为可导磁金属材料制备的键帽，优选不锈铁键帽。

字键由TPU或PU或硅橡胶或PC或ABS材料制备成型。

紧贴中板上表面和/或下表面具有贴膜层。

优选地，还包括：平衡杆,平衡杆设置于字键的下表面及中板或底板之间,在字键X轴方向或Y轴方向设置两根平衡杆，在两者之间的另一方向设置一根平衡杆,平衡杆数量为3根,三根平衡杆之间不交叉不重叠。

一种键盘，包括复数个任意一项的磁性按键。

键盘还包括电路板和用于装配磁性按键和电路板的外壳，电路板与每个磁性按键的感应元件连接设置。

键盘的复数个磁性按键的底板为一体成型的整体式底板结构；键盘的复数个磁性按键的感应元件为连接成一体的整体式感应元件；键盘的复数个磁性按键的中板为连接成一体的整体式中板结构。

键盘的标准一倍键，都釆用磁性按键。

键盘的其它按键，也可釆用上述磁性按键。

一种手机保护外壳，设置有上述键盘；还设置有：

手机背壳，在手机背壳的底面上成型有手机置放槽；

转动轴，靠近键盘的一侧设置，与键盘固定连接；

卡套装置，卡套装置与手机置放槽的一边固定连接；转动轴适宜于胀紧嵌套在卡套装置内，且沿轴向与卡套装置进行相对旋转。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明公开的磁性按键，包括底板、感应元件、中板、磁性元件、金属键帽、字键；感应元件，设置在底板上方；中板，位于感应元件的上方，中板上设置有贯穿上表面和下表面的按键孔和容置槽；,磁性元件置于中板的容置槽内；金属键帽，包括帽体和与帽体连接设置的帽檐，帽体置于中板的按键孔中，贯穿帽体的上下表面设置有按键孔；帽檐设置在中板下表面和感应元件之间，且延伸至中板容置槽下方；帽体未受外力挤压时，磁性元件吸合金属键帽的帽檐；字键下表面具有凸起，凸起穿过金属键帽帽体的通孔，位于感应元件的上方。本发明的磁性按键的金属键帽与磁性元件间产生磁性吸附力。使用者在对按键受力时，字键及金属键帽向下移动，字键的凸起触碰感应元件输出信号，金属键帽的帽檐与磁性元件在外力作用下克服磁性吸附力分离，具有较佳的操作手感；在移除对按键的受力后，磁性吸附力可吸引键帽上升复位。本发明提供的磁性按键在具有较佳手感的同时，大幅缩减按键回弹所占的空间，有利于应用在薄型键盘中，且磁性按键结构简单、用料少。

(2)本发明的磁性按键，紧贴中板上表面和/或下表面具有贴膜层，贴膜层起固定磁性元件的作用，防止磁性元件松动及从中板上脱落；另一作用是隔离金属键帽帽檐与磁性元件表面直接接触，消除磁性元件与金属键帽吸合时产生的噪音；

(3)本发明的键盘，包括复数个上述任意一项的磁性按键。键盘还包括电路板和用于装配磁性按键和电路板的外壳，电路板与每个磁性按键的感应元件连接设置。该键盘结构简单、组装方便，触感较佳，且键盘厚度可以控制在2.5mm以下。键盘的薄型设计将进一步使得应用的电子产品轻薄化，可广泛用于超极本电脑、平板电脑、手机键盘等领域。

(4)作为优选的实施例，增加了平衡杆，从而解决了字键的平衡问题，从而改善了用户对键盘的体验,使磁性按键组成的键盘进入实用阶段。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例1的磁性按键在未受力状态下的模拟状态图；

图2是本发明实施例1的磁性按键在受力状态下的模拟状态图；

图3是本发明实施例1的中板的示意图；

图4是本发明实施例1的金属键帽的示意图；

图5是本发明实施例1的金属键帽A-A＇面剖面图

图6是本发明实施例2的中板的示意图；

图7是本发明实施例2的金属键帽的示意图；

图8是本发明实施例3的键盘的示意图

图9是本发明实施例3的键盘的分解图；

图10是本发明实施例4的手机保护外壳的示意图；

图11是本发明实施例4手机背壳的结构图；

图12是本发明实施例键盘的示意图。

具体实施方式

实施例1

本发明的磁性按键如图1所示，该按键包括：底板1、感应元件2、金属键帽3、磁性元件4、中板5和字键6。

其中，作为可选择的实施方式，底板1可以选择不锈钢或铝合金材质，起保护感应元件2的作用。感应元件2上具有薄膜电路，设置在底板1上方。

中板5如图3所示，中板5具有上、下表面，位于感应元件2的上方，中板5上设置有贯穿上表面和下表面的按键孔51和容置槽52，容置槽52位于按键孔51的外围。本实施例中每个按键孔51四周相应的具有以按键孔51轴心为对称点的两个容置槽52。中板5可以选择本领域常用的板材或注塑成型，作为优选方式，中板5为0.3～0.8mm厚的ABS树脂板，感应元件2和底板1依次用例如螺钉固定于中板5的下表面。

本实施例中，磁性元件4优选为永久磁铁，例如可以为钕铁硼磁铁、铁氧体磁铁、铝镍钴磁铁、铁铬钴磁铁中的任意一种。作为可选择的实施方式，磁性元件4的表面可进行镀层处理，本实施例中磁性元件4表面镀锌。磁性元件4置于中板5的容置槽52中，作为可选择的实施方式，沿容置槽52的四周设置有向容置槽内延伸的槽边，槽边壁薄且短，磁性元件4紧密嵌合于容置槽52中。作为可选择的实施方式，在中板5的上和/或下表面上还贴有贴膜7，如PET贴膜，可进一步防止磁性元件4松动或脱落。PET膜层应尽可能的薄，例如可以为0.05～0.1mm厚。

金属键帽3的结构示意如图4、图5所示，包括帽体31和与帽体连接设置的帽檐32。在帽体31的下表面上设置有凹槽311，在帽体的上表面上设置有通孔312，通孔312贯穿凹槽311的上顶面设置。帽檐32与帽体31的下端侧壁连接设置，沿帽体31的下端侧壁向外延伸。帽体31置于中板5的按键孔51中，按键孔51的横截面积不小于金属键帽3的最大横截面积。帽檐32位于中板5的下表面和感应元件2之间，帽檐32延伸至容置槽52下方，即帽檐32延伸至磁性元件4下方，在帽体31未受力时，金属帽檐32与磁性元件4吸合。作为优选的实施方式，金属键帽3为不锈铁键帽。感应元件2与底板1设置有通孔,通孔位于帽檐32下方，在帽体31受力后，金属帽檐32可穿过感应元件2与底板1的通孔。

字键6优选采用软硬度适中的TPU或PU或硅橡胶或PC或ABS材料制备成型的软性字键，例如采用邵氏硬度为90度的PU材料；在可替换的实施例中，字键6也可采用硬性字键，例如耐冲击性聚苯乙烯(High Impact Polystyrene，HIPS)、PBT、POM等材料。在字键6的上表面可印刷各国文字及字符，下表面中心位置设置有凸起61，凸起61穿过金属键帽帽体31的通孔，位于感应元件2的上方。在具体实施例中，字键6与凸起61可以是分离的结构，也可以是一体化结构。在对按键受力时，按键向下移动，凸起触碰到感应元件2，使得感应元件2输出信号。本发明技术方案中，按键行程与凸起的长度、中板的厚度、磁性吸附力等因素有关，且为控制好按键的手感，按键行程要控制在1.2mm以上，因此作为优选的实施方式，凸起的高度设置在0.3-0.6mm之间。

如图1、2所示，使用者在对按键施力时，挤压软性字体6，软性字体6上的凸起61及金属键帽3向下移动，软性字体6的凸起61触碰感应元件2输出信号，金属键帽的帽檐32与磁性元件4在外力作用下克服磁性吸附力分离，具有较佳的操作手感；在移除对按键的受力后，磁性吸附力可吸引键帽3上升复位。本实施例的键帽3受磁性吸附力的驱动方向平行于键帽3相对感应元件2的运动方向，磁性吸附力为支撑键帽3上升的动力机制，即本发明按键技术方案的构思原理是：键帽3在磁性吸附力大于外部受力时上升，在外部受力大于磁性吸附力时下降。

实施例2

本实施例是实施例1的一种变形。

大部份与实施例1相同，不同之处如下：

图1中的字键6与其下表面的凸起61分离成两个零件。

在字键6的下表面设置平衡杆结构。在中板5的下表面设置平衡杆结构。在中板5与字键6之间架设平衡杆。

具体地，平衡杆设置于字键的下表面及中板或底板之间,在字键X轴方向或Y轴方向设置两根平衡杆，在两者之间的另一方向设置一根平衡杆,平衡杆数量为3根，三根平衡杆之间不交叉不重叠。所称X轴方向和Y轴方向为字键的两个不同方向。

平衡杆技术，是业界习知技术，此处不再详述。

实施例3

本实施例中的磁性按键包括：底板1、感应元件2、金属键帽3＇、磁性元件4、中板5和软性字体6。作为实施例1的一种变形，如图6所示，本实施例中的中板5具有上、下表面，中板5上设置有贯穿上表面和下表面的按键孔51和容置槽52，按键孔51为长方形孔，容置槽52位于按键孔51的四侧。中板5为0.4～0.6mm厚的ABS树脂板。中板5下表面具有热熔柱，感应元件2和底板1依次穿过热熔柱，将感应元件2和中板5热熔焊接固定在底板1上。磁性元件4紧密嵌合于容置槽52中。

金属键帽3＇如图7所示，包括帽体31＇和与帽体一体连接的帽檐32＇。帽体31＇为长方体形，在帽体31＇的下表面上设置有凹槽，在帽体31＇的上表面上设置有通孔312＇，通孔312＇贯穿凹槽的上顶面设置。帽檐32＇与帽体31＇的下端侧壁连接设置，沿帽体31＇的四侧下端侧壁向外延伸。帽体31＇置于中板5的按键孔51中，按键孔51的横截面积不小于金属键帽3＇的最大横截面积。帽檐32＇位于中板5下表面和感应元件2之间，帽檐32＇延伸至容置槽52下方，即帽檐32＇延伸至磁性元件4下方。在按键未受力时，每个按键的金属帽檐32＇与四个磁性元件4吸合。

软性字体6的上表面印刷各国文字及字符，下表面中心位置设置有凸起61，凸起61与软性字体6的下表面可以分离，作为优先例，凸起61与软性字体6的下表面设置为一体。凸起61穿过金属键帽帽体31＇的通孔，位于感应元件2的上方。

实施例4

本实施例提供了一种键盘，如图8、图9所示，键盘包括复数个本发明的磁性按键。本实施例中，键盘还包括电路板和用于装配磁性按键和电路板的外壳，电路板与每个磁性按键的感应元件连接设置。

作为优选的实施方式，键盘的复数个按键、中板、感应元件、底板、软性字体可以分别设置为整体式结构。其中，中板的按键孔按照所需字键个数及排列方式设置。为尽可能的简化键盘结构，同样作为优选的实施方式，整体式键盘中板的每相邻两个按键孔间设置有一个容置槽。考虑到影响金属按键与磁性元件间磁吸力度大小的因素之一即为两者的接触面积，作为优选的实施方式，金属键帽的帽檐延伸至容置槽下方接近一半(延伸方向的长度)处。

实施例5

本实施例还提供了一种使用上述键盘的手机保护外壳。如图10所示，包括手机背壳和上述任一项键盘。在手机背壳的底面上成型有手机置放槽8。作为可选择的实施方式，手机置放槽8的尺寸可以与手机电池盖的尺寸设置相同，在使用时将手机电池盖卸下再装上手机置放槽8；也可以将手机置放槽8的内部尺寸设置成与手机的外壳尺寸相一致，将手机直接置于手机置放槽8内。本实施例中手机置放槽的槽边的厚度适宜为0.5mm-1.5mm。

如图11所示，与手机置放槽8的一边还连接设置有两个连接件，作为优选的实施方式，本实施例中两个连接件分别与手机置放槽8一边的两个角连接，其中每个连接件包括：

过渡面81，垂直于底面设置，过渡面81为沿手机置放槽8的侧壁延伸成型的曲面；

限位面82，与过渡面81连接设置，同时垂直于底面且与手机置放槽8的侧壁相互平行，限位凹槽821设置在限位面82上；

盖板83，位于过渡面81和限位面82之间且与底面平行，盖板83与过渡面81和限位面82远离底面的侧边连接设置，贯穿盖板83和限位面82设置有扣接槽831，扣接槽831与限位凹槽821连通设置，扣接槽831与限位凹槽821连接处的开口宽度小于限位凹槽821的宽度。作为可选择的实施方式，本实施例中连接件也可以设置成分别与手机置放槽一边连接设置的两个平行壁面，在两个壁面上分别设置一个限位凹槽821即可。

本实施例的手机保护外壳，与键盘还固定连接设置有转动轴9，如图12所示，转动轴9靠近键盘下盖的一侧设置，作为可选择的实施方式，本实施例中的转动轴9包括两个固定杆91和两个连接杆92，其中两个固定杆91与键盘下盖的一侧对称固定连接；两个连接杆92分别与两个固定杆91的相背一侧连接且与固定杆91同轴设置，两个连接杆92分别嵌套在两个限位凹槽821内；连接杆92的直径小于固定杆91的直径。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种磁性按键，包括：

中板，设置有贯穿上表面和下表面的按键孔和容置槽；每个按键孔四周相应的具有以按键孔轴心为对称点的两个容置槽；

磁性元件，置于所述中板的容置槽内；

还包括：

底板；

感应元件，设置在所述底板上方；

金属键帽，包括帽体和与所述帽体连接设置的帽檐，所述帽体置于中板的所述按键孔中，贯穿所述帽体的上下表面设置有通孔；所述帽檐设置在所述中板下表面和所述感应元件之间，且延伸至所述中板容置槽的下方；所述帽体未受外力挤压时，所述磁性元件吸合所述金属键帽的帽檐；

字键,其下表面具有凸起，所述凸起穿过所述金属键帽帽体的通孔，位于感应元件的上方，所述字键与其下表面的凸起是分离结构。

2.根据权利要求1中所述的磁性按键，其特征在于：所述中板的容置槽设置在所述中板按键孔的外围,容置槽的个数为多个。

3.根据权利要求1所述的磁性按键，其特征在于：所述磁性元件为永久磁铁。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的磁性按键，其特征在于：所述金属键帽为可导磁金属材料制备的键帽。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的磁性按键，其特征在于：所述字键由TPU或PU或硅橡胶或PC或ABS等材料制备成型。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的磁性按键，其特征在于：紧贴所述中板上表面和/或下表面具有贴膜层。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的磁性按键，其特征在于，还包括:平衡杆；所述平衡杆设置于所述字键的下表面及所述中板或所述底板之间,在字键X轴方向或Y轴方向设置两根平衡杆，在两者之间的另一方向设置一根平衡杆,平衡杆数量为3根,三根平衡杆之间不交叉不重叠。

8.一种键盘，其特征在于：包括复数个如权利要求1-7中任意一项所述的磁性按键。

9.根据权利要求8所述的键盘，其特征在于：所述键盘还包括电路板和用于装配所述磁性按键和电路板的外壳，所述电路板与每个所述磁性按键的感应元件连接设置。

10.根据权利要求8所述的键盘，其特征在于：所述键盘的复数个磁性按键的底板为一体成型的整体式底板结构；所述键盘的复数个磁性按键的感应元件为连接成一体的整体式感应元件；所述键盘的复数个磁性按键的中板为连接成一体的整体式中板结构。

11.根据权利要求8所述键盘，其特征在于:所述键盘的标准一倍键，都釆用所述磁性按键。

12.根据权利要求8所述键盘，其特征在于:所述键盘的其它按键，也釆用上述磁性按键。

13.一种手机保护外壳，其特征在于，设置有权利要求8-12任意一项所述的键盘；还设置有：

手机背壳，在所述手机背壳的底面上成型有手机置放槽；

转动轴，靠近所述键盘的一侧设置，与所述键盘固定连接；

卡套装置，所述卡套装置与所述手机置放槽的一边固定连接；所述转动轴适宜于胀紧嵌套在所述卡套装置内，且沿轴向与所述卡套装置进行相对旋转。