CN108447722A - 按键结构及其回复力机构 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种按键结构包含底座、键帽及回复力机构，该回复力机构设置于该底座及该键帽之间以提供该键帽回弹力。该回复力机构包含圆盖状弹性体及中间弹性件，该圆盖状弹性体设置于该底座的开关上方，该中间弹性件设置于该圆盖状弹性体与该键帽之间。当该键帽朝向该底座移动以挤压该中间弹性件时，该中间弹性件挤压该圆盖状弹性体，使得该圆盖状弹性体在该中间弹性件弹性挫曲前触发该开关。藉此，该按键结构可响应用户的按压操作而快速触发该开关并能提供使用者足够的按压行程。

Description

按键结构及其回复力机构

技术领域

本发明涉及一种按键结构及其回复力机构，尤其涉及一种利用弹性体触发开关并提供按压回复力的按键结构及其回复力机构。

背景技术

一般的按键结构于键帽及底座之间设置有一个橡胶圆突，其可被向下(即朝向底座)移动的键帽弹性挤压而触发对应的开关，弹性变形的橡胶圆突能提供键帽回复原位所需之力。于键帽挤压橡胶圆突的过程中，橡胶圆突先弹性缩压变形、再弹性挫曲以提供键帽一个按压行程。其中，橡胶圆突在弹性挫曲前提供键帽较小部分的按压行程，橡胶圆突利用弹性挫曲以提供较键帽较大部分的按压行程，且开关是在橡胶圆突弹性挫曲后触发。橡胶圆突通常是利用自其内侧顶面向下延伸的突柱，于橡胶圆突弹性变形时，向下移动以触发开关。于此突柱触发开关后，键帽继续向下移动使得该突柱被压缩并迅速提高对使用者按压的反馈力。一般而言，橡胶圆突于触发开关后提供键帽的移动距离占较小比例的按压行程，于实际操作中，开关约在键帽向下移动了百分之七十的按压行程时触发。因此，此按键结构无法在提供用户足够的按压行程的前提下，快速响应使用者的按压操作(即在按压行程的早期便触发开关)，例如此按键结构无法满足用户于游戏中对按键结构快速响应的需求。

发明内容

鉴于先前技术中的问题，本发明提供一种按键结构，其回复力机构利用多个弹性件组合以快速触发按键结构的开关并于开关触发后提供相当一段距离以供按键结构的键帽继续向下移动。

根据本发明的一方面，本发明提出一种按键结构，包含：

底座，具有开关；

键帽，设置于底座上方；以及

回复力机构，设置于底座及键帽之间，回复力机构包含：

圆盖状弹性体，设置于开关上方；以及

中间弹性件，设置于圆盖状弹性体与键帽之间；

其中，当键帽朝向底座移动以挤压中间弹性件时，中间弹性件挤压圆盖状弹性体，使得圆盖状弹性体在中间弹性件弹性挫曲前触发开关。

作为可选的技术方案，圆盖状弹性体可导电且具有开口，开口朝向底座，开关包含两个接点，圆盖状弹性体通过导通两个接点以触发开关。

作为可选的技术方案，中间弹性件包含上环、基部及内侧连接壁，内侧连接壁连接上环及基部，上环抵靠键帽，基部抵靠圆盖状弹性体，当中间弹性件弹性挫曲时，内侧连接壁弹性挫曲。

作为可选的技术方案，键帽能相对于底座于未按压位置及按压位置之间垂直移动，当键帽位于按压位置时，基部于水平方向位于上环内侧。

作为可选的技术方案，中间弹性件包含外侧连接壁，外侧连接壁连接上环并抵靠底座。

作为可选的技术方案，外侧连接壁的弹性小于内侧连接壁的弹性。

作为可选的技术方案，还包含升降机构，升降机构连接于键帽及底座之间，键帽能经由升降机构以相对于底座移动。

作为可选的技术方案，键帽能相对于底座于未按压位置及按压位置之间垂直移动，当键帽自按压位置朝向底座移动至触发位置时，圆盖状弹性体触发开关，未按压位置至触发位置的距离小于未按压位置至按压位置的距离的二分之一。

本发明的另一方目的在于提供一种回复力机构，用于按键结构中，回复力机构利用多个弹性件组合以快速触发按键结构的开关并于开关触发后提供相当一段距离以供按键结构的键帽继续向下移动。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种回复力机构，安装于按键结构中且位于按键结构的底座及键帽之间，底座具有开关，回复力机构包含：

圆盖状弹性体，设置于开关上方；以及

中间弹性件，设置于圆盖状弹性体上；

其中，当中间弹性件被键帽挤压以施力于圆盖状弹性体时，圆盖状弹性体在中间弹性件弹性挫曲前弹性挫曲。

作为可选的技术方案，开关包含两个接点，圆盖状弹性体可导电且具有顶部，中间弹性件抵靠顶部，圆盖状弹性体通过导通开关的两个接点以触发开关。

作为可选的技术方案，中间弹性件包含上环、基部及内侧连接壁，内侧连接壁连接上环及基部，中间弹性件以上环抵靠键帽，基部抵靠圆盖状弹性体，当中间弹性件弹性挫曲时，内侧连接壁弹性挫曲。

作为可选的技术方案，上环可被键帽挤压以使基部进入上环内侧。

作为可选的技术方案，中间弹性件包含外侧连接壁，外侧连接壁连接上环，中间弹性件以外侧连接壁抵靠底座。

作为可选的技术方案，外侧连接壁的弹性小于内侧连接壁的弹性。

综上所述，相对于先前技术，根据本发明的回复力机构利用圆盖状弹性体于按压行程的早期触发开关并利用中间弹性件的弹性挫曲以容许键帽继续按压行程，故根据本发明的按键结构(包含该回复力机构)能在提供使用者足够的按压行程的前提下，快速响应使用者的按压操作(即在按压行程的早期便触发开关)，此能满足用户对按键结构快速响应的需求，例如，用户于游戏中对按键结构快速响应的需求。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

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中按键结构的爆炸图；

图3为图2中按键结构的回复力机构的中间弹性件于另一视角的立体剖面图；

图4为图1中按键结构沿线X-X的剖面图，其中按键结构的键帽位于未按压位置；

图5为图4中按键结构的键帽位于触发位置时的剖面图；

图6为图4中按键结构的键帽位于按压位置时的剖面图；

图7为图5中按键结构根据其底座的开关的另一实施例的剖面图；

图8为图4中按键结构根据其回复力机构的中间弹性件的另一实施例的剖面图；

图9为图1中按键结构的回复力机构的中间弹性件的施力对变形量的曲线图。

具体实施方式

请参阅图1至图2。根据本发明的一实施例的按键结构1，其包含底座10、键帽12、升降机构14(例如但不限于剪刀脚支架)及回复力机构16。键帽12设置于底座10上方。升降机构14连接于键帽12及底座10之间，使得键帽12能经由升降机构14以相对于底座10移动(例如上下移动)。回复力机构16设置于底座10及键帽12之间，用以提供键帽12回复力(用以使被按压的键帽12能回复至原位)。

此外，于本实施例中，底座10包含底板102及薄膜电路板104。底板102具有多个第一连接结构1022，且底板102与升降机构14连接。薄膜电路板104设置于底板102上并具有多个镂空104a，第一连接结构1022能经由镂空104a露出以与升降机构14的一侧连接(其中，升降机构14的另一侧则与设置于键帽12底表面的多个第二连接结构122连接，其于图2中以虚线绘示)。薄膜电路板104具有开关1042(于图2中，以斜线填充的圆圈表示)，当键帽12朝向底座10移动而挤压回复力机构16时，回复力机构16能触发开关1042。一般而言，薄膜电路板104为三层薄板结构，其中，中间的薄板设置于上、下薄板之间以使形成于上、下薄板表面上的电路绝缘。开关1042与上、下薄板表面上的接点相对设置，中间的薄板于对应开关1042处形成通孔，使得开关1042能因薄膜电路板104被按压而触发(即接点接触形成导通)。为简化图面，薄膜电路板104仍以单一结构件表现，开关1042亦以单一结构件表现。于实际操作中，薄膜电路板104亦可以是印刷电路板，其上可设置开关(例如触碰开关)以作为上文所述的开关1042，或其上形成有相邻近设置的一对接点以作为上文所述的开关1042(此时，回复力机构16通过可导电的部分导通该对接点以实现开关1042的触发)。

请一并参阅图4至图6。回复力机构16包含圆盖状弹性体162及中间弹性件164。圆盖状弹性体162设置于开关1042上方，中间弹性件164设置于圆盖状弹性体162与键帽12之间。键帽12能相对于底座10于未按压位置P0(如图4所示者)及按压位置P2(如图6所示者)之间垂直移动。于键帽12自未按压位置P0、经触发位置P1(如图5所示者)、至按压位置P2的移动过程中，键帽12会挤压中间弹性件164，使得中间弹性件164挤压圆盖状弹性体162，以使圆盖状弹性体162触发开关1042；于各剖面图中，另以虚线绘示的参考线表示各位置P0、P1、P2。其中，当键帽12朝向底座10移动以挤压中间弹性件164时，中间弹性件164挤压圆盖状弹性体162，使得圆盖状弹性体162在中间弹性件164弹性挫曲前触发开关1042，如图5所示。

于本实施例中，圆盖状弹性体162大致呈碟形形状且具有开口162a及顶部162b，开口162a朝向底座10。中间弹性件164经由圆盖状弹性体162的顶部162b向下挤压圆盖状弹性体162，使得圆盖状弹性体162弹性挫曲以使顶部162b其内侧顶面向下移动以触发开关1042(如图5所示者)。于实际操作中，若圆盖状弹性体162是通过接触并导通两个接点1043(例如形成于一印刷电路板105上，以作为上文所述的开关1042)以实现开关1042的触发(如图7所示)，原则上顶部162b的内侧顶面是导电的；例如圆盖状弹性体162以金属碟制作，又或顶部162b的内侧顶面上设有导电涂层(此时圆盖状弹性体162本身不以可导电的金属材质制作为限)。

中间弹性件164包含上环1642、基部1644、内侧连接壁1646及外侧连接壁1648，内侧连接壁1646连接上环1642及基部1644，上环1642抵靠键帽12底表面，基部1644抵靠圆盖状弹性体162的顶部162b，外侧连接壁1648连接上环1642并抵靠底座10。于本实施例中，内侧连接壁1646及外侧连接壁1648均呈环状，但实际操作中不以此为限，例如均以数个连接臂实现。此外，于实际操作中，中间弹性件164可仅由外侧连接壁1648支撑于底座10上；于此例中，于中间弹性件164被键帽12向下挤压而弹性变形前，基部1644未接触顶部162b。又，于实际操作中，中间弹性件164可省略外侧连接壁1648，而由基部1644抵靠于顶部162b的外侧顶面上以设置于底座10上方(如图8所示)。

于本实施例中，外侧连接壁1648的弹性小于内侧连接壁1646的弹性，故键帽12向下移动而对上环1642施加的力，大部分经由内侧连接壁1646传递至基部1644，进而向下挤压圆盖状弹性体162。就中间弹性件164本身而言，当其受到垂直方向的力时(例如键帽12经由上环1642对中间弹性件164施力)，此力与其变形量的关系并非线性，此施力对变形量的示意曲线如图9所示。当中间弹性件164未有变形量时，按键结构1未被按压，键帽12位于未按压位置P0(如图4所示)。当变形量到达D1时，中间弹性件164发生弹性挫曲，使得之后的变形中(于变形量D1和变形量D4之间)，施力随变形量增加而减小。再之后(于变形量D4和变形量D2之间)，当中间弹性件164压缩困难时(例如键帽12接触到基部1644而无法再继续下移，又或上环1642接触到底座10，又或键帽12与底座10之间已无空间可供中间弹性件164有效伸展)，施力随变形量增加而急剧上升；于本实施例中，当变形量到达D2时，键帽12亦到达按压位置P2(如图6所示)。当施力去除时，中间弹性件164回复原状；换言之，图9所示的变形范围内，中间弹性件164均是弹性变形。

此外，于本实施例中，内侧连接壁1646强度远大于外侧连接壁1648，使得当中间弹性件164弹性挫曲时，原则上内侧连接壁1646亦弹性挫曲。于实际操作中，中间弹性件164可由但不限于橡胶制作；又，中间弹性件164不限由单一材质制作，例如内侧连接壁1646及外侧连接壁1648使用弹性材质(例如橡胶)制作，上环1642及基部1644可使用弹性较小或不具弹性的材质(例如工程塑料)制作。中间弹性件164于变形量到达D1前的弹性系数(不以常数值为限)原则上由内侧连接壁1646的结构尺寸及设置而定，例如增加内侧连接壁1646的厚度(即剖面图中所呈现的厚度)可增加弹性系数(亦即增加曲线的斜率)，又例如增加内侧连接壁1646倾斜设置的角度(即剖面图中内侧连接壁1646偏离垂直的角度)可降低弹性系数。于实际操作中，亦可增加外侧连接壁1648对中间弹性件164整体结构强度的贡献，例如增加外侧连接壁1648的厚度，进而改变图9所示的曲线(例如中间弹性件164发生弹性挫曲的位置，对应变形量D1)；所需曲线特性可通过试验(例如计算机仿真)而获得，不另赘述。又，于本实施例中，当键帽12位于按压位置P2时，基部1644于水平方向位于上环1642内侧(如图6所示)。

另外，于本实施例中，圆盖状弹性体162在中间弹性件164弹性挫曲前弹性挫曲，进而触发开关1042(此时键帽12位于触发位置P1)。当变形量到达D3时，键帽12亦到达触发位置P1，开关1042被触发(如图5所示)。于实际操作中，触发位置P1可配合产品需求而定，例如改变圆盖状弹性体162的结构(例如增减厚度、改变材质、改变结构高度等)、或改变中间弹性件164的弹性系数。于本实施例中，定义未按压位置P0至触发位置P1的距离为第一距离L1，未按压位置P0至按压位置P2的距离为第二距离L2，第一距离L1小于第二距离L2的二分之一，例如第一距离L1约为但不限于第二距离L2的三分之一。因此，于实际使用上，于按压行程(即相当于键帽12自未按压位置P0至按压位置P2的距离，即第二距离L2)中，按键结构1能于该按压行程的早期便触发开关1042。剩下的按压行程(即相当于键帽12自触发位置P1至按压位置P2的距离，即第二距离L2减去第一距离L1)仍具有相当长度。换言之，按键结构1能在提供用户足够的按压行程的前提下，快速响应使用者的按压操作(即在按压行程的早期便触发开关)；例如，此特性能满足使用者于游戏中对按压操作快速响应的需求(例如于射击游戏中发射枪弹)。另外，于图9所示的曲线中，对应变形量D1至D2的施力范围中，有一相对极小值的施力(对应变形量D4)。于实际操作中，对应变形量D1与变形量D4之间的施力的差值可设计为尽量缩小，此可减轻使用者按压键帽12时的撞击感(原则上此受对应变形量D2与变形量D4的施力的差值影响)。

相对于先前技术，根据本发明的回复力机构利用圆盖状弹性体于按压行程的早期触发开关并利用中间弹性件的弹性挫曲以容许键帽继续按压行程，故根据本发明的按键结构(包含该回复力机构)能在提供使用者足够的按压行程的前提下，快速响应使用者的按压操作(即在按压行程的早期便触发开关)，此能满足用户对按键结构快速响应的需求，例如，用户于游戏中对按键结构快速响应的需求。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (14)

1.一种按键结构，其特征在于，包含：

底座，具有开关；

键帽，设置于该底座上方；以及

回复力机构，设置于该底座及该键帽之间，该回复力机构包含：

圆盖状弹性体，设置于该开关上方；以及

中间弹性件，设置于该圆盖状弹性体与该键帽之间；

其中，当该键帽朝向该底座移动以挤压该中间弹性件时，该中间弹性件挤压该圆盖状弹性体，使得该圆盖状弹性体在该中间弹性件弹性挫曲前触发该开关。

2.根据权利要求1所述的按键结构，其特征在于，该圆盖状弹性体可导电且具有开口，该开口朝向该底座，该开关包含两个接点，该圆盖状弹性体通过导通该两个接点以触发该开关。

3.根据权利要求1所述的按键结构，其特征在于，该中间弹性件包含上环、基部及内侧连接壁，该内侧连接壁连接该上环及该基部，该上环抵靠该键帽，该基部抵靠该圆盖状弹性体，当该中间弹性件弹性挫曲时，该内侧连接壁弹性挫曲。

4.根据权利要求3所述的按键结构，其特征在于，该键帽能相对于该底座于未按压位置及按压位置之间垂直移动，当该键帽位于该按压位置时，该基部于水平方向位于该上环内侧。

5.根据权利要求3所述的按键结构，其特征在于，该中间弹性件包含外侧连接壁，该外侧连接壁连接该上环并抵靠该底座。

6.根据权利要求5所述的按键结构，其特征在于，该外侧连接壁的弹性小于该内侧连接壁的弹性。

7.根据权利要求1所述的按键结构，其特征在于，还包含升降机构，该升降机构连接于该键帽及该底座之间，该键帽能经由该升降机构以相对于该底座移动。

8.根据权利要求1所述的按键结构，其特征在于，该键帽能相对于该底座于未按压位置及按压位置之间垂直移动，当该键帽自该按压位置朝向该底座移动至触发位置时，该圆盖状弹性体触发该开关，该未按压位置至该触发位置的距离小于该未按压位置至该按压位置的距离的二分之一。

9.一种回复力机构，安装于按键结构中且位于该按键结构的底座及键帽之间，该底座具有开关，其特征在于，该回复力机构包含：

圆盖状弹性体，设置于该开关上方；以及

中间弹性件，设置于该圆盖状弹性体上；

其中，当该中间弹性件被该键帽挤压以施力于该圆盖状弹性体时，该圆盖状弹性体在该中间弹性件弹性挫曲前弹性挫曲。

10.根据权利要求9所述的回复力机构，其特征在于，该开关包含两个接点，该圆盖状弹性体可导电且具有顶部，该中间弹性件抵靠该顶部，该圆盖状弹性体通过导通该开关的该两个接点以触发该开关。

11.根据权利要求9所述的回复力机构，其特征在于，该中间弹性件包含上环、基部及内侧连接壁，该内侧连接壁连接该上环及该基部，该中间弹性件以该上环抵靠该键帽，该基部抵靠该圆盖状弹性体，当该中间弹性件弹性挫曲时，该内侧连接壁弹性挫曲。

12.根据权利要求11所述的回复力机构，其特征在于，该上环可被该键帽挤压以使该基部进入该上环内侧。

13.根据权利要求11所述的回复力机构，其特征在于，该中间弹性件包含外侧连接壁，该外侧连接壁连接该上环，该中间弹性件以该外侧连接壁抵靠该底座。

14.根据权利要求13所述的回复力机构，其特征在于，该外侧连接壁的弹性小于该内侧连接壁的弹性。