CN108695096A - 反作用力产生构件和键开关装置 - Google Patents

Abstract

一种反作用力产生构件(15)，包括：第一穹顶状部(15b)，所述第一穹顶状部根据操作构件(10)的按压而将反作用力施加至操作构件(10)；和第二穹顶状部(15d)，所述第二穹顶状部包括布置在第一穹顶状部(15b)内的半球形的碗状部分(15e)，以及从碗状部分(15e)的中心向下突出并按压布置在操作构件(10)下方的开关(14d)的突出部(15f)。

Description

反作用力产生构件和键开关装置

技术领域

本发明涉及一种反作用力产生构件和一种键开关装置。

背景技术

传统上，已知了一种键开关装置，所述键开关装置使用布置在膜片和键顶之间的穹顶状橡胶件(参见专利文献1：日本特许专利公布No.2015-133309)。穹顶状橡胶件包括外穹顶状部和内穹顶状部，其中，外穹顶状部将根据弹性变形的反作用力施加至键顶，内穹顶状部按压膜片的接触件。

在该键开关中，操作力增大，直到作用在穹顶状橡胶件的外穹顶状部上的载荷达到外穹顶状部的屈曲载荷。当作用在外穹顶状部上的载荷达到外穹顶状部的屈曲载荷时，操作力随着击键键程的增加而逐渐减小。然后，接触件在操作力减小的过程中被打开。因此，操作者通过借助于外穹顶状部的屈曲变形来捕获峰值(最大)操作力而获得点击感受。由于接触件在操作力减小的过程中被打开，操作感受充分地对应于接触件按压操作，因此改善了键开关装置的操作性。

发明内容

然而，在专利文献1的键开关装置中，由于键顶在键顶的角部被按压时是倾斜的，因此载荷没有左右均匀地施加至外穹顶状部和内穹顶状部。因此，可能的是，内穹顶状部引起屈曲变形(buckling deformation)。当内穹顶状部引起屈曲变形时，不能获得期望的穹顶状橡胶件的载荷特性，并且产生操作感受和接触件按压操作之间的偏差，从而导致操作者感受到不舒服。

本发明的一个方面的目的是提供一种反作用力产生构件和键开关装置，所述反作用力产生构件和键开关装置即使在操作构件的角部被按压时也能够使得操作感受和接触件按压操作彼此充分地对应。

根据本发明的一个方面，提供了一种反作用力产生构件(15)，所述反作用力产生构件包括：第一穹顶状部(15b)，所述第一穹顶状部根据操作构件(10)的按压而将反作用力施加至操作构件(10)；和第二穹顶状部(15d)，所述第二穹顶状部包括布置在第一穹顶状部(15b)内的半球形的碗状部分(15e)，以及从碗状部分(15e)的中心向下突出并按压布置位于操作构件(10)下方的开关(14d)的突出部(15f)。

借助于在权利要求中特别指出的元件和组合，将实现和获得本发明的目标和优势。

将理解的是，上文的一般描述和下文的详细描述均是示例性和解释性的，并且不限制所要求保护的本发明。

附图说明

图1A是示出了根据当前实施例的键开关装置的分解透视图；

图1B是示出了包括键盘的计算机的视图，其中，多个键开关装置布置在键盘上；

图2A是根据当前实施例的穹顶状橡胶件的剖视图；

图2B是根据对比示例的穹顶状橡胶件的剖视图；

图3A是示出了根据当前实施例的穹顶状橡胶件的载荷位移特征的视图；

图3B是示出了根据对比示例的穹顶状橡胶件的载荷位移特征的视图；

图4A至4D是示出了根据当前实施例的穹顶状橡胶件的变形的过渡状态的视图；

图4E至4H是示出了根据对比示例的穹顶状橡胶件的变形的过渡状态的视图；

图5A是示出了在键顶倾斜时根据当前实施例的穹顶状橡胶件的变形状态的视图；

图5B是示出了在键顶已经倾斜并且内穹顶状部已经引起屈曲变形时根据对比示例的穹顶状橡胶件的变形状态的视图；以及

图5C是示出了当内穹顶状部已经倒置时根据对比示例的穹顶状橡胶件的变形状态的视图。

具体实施方式

现在，将参照图描述本发明的实施例。

图1A是示出了根据当前实施例的键开关装置的分解透视图。图1B是示出了包括键盘的计算机的视图，其中，多个键开关装置布置在键盘上。图2A是根据当前实施例的穹顶状橡胶件的剖视图。图2B是根据对比示例的穹顶状橡胶件的剖视图。

键开关装置100包括作为操作构件的键顶10、两个齿轮连杆(gear link)12a和12b、膜片14、和支撑面板17，如图1A所示。在键盘200上布置有多个键开关装置100，如图1B所示。在此，在图1B的键盘200中，使用了对应于多个键开关装置100的单个膜片14和单个支撑面板17。

膜片14包括片材基体14b和14c、布置在片材基体14b和14c之间的间隔件14e、和作为开关的一对接触件14d，如图2A所示。片材基体14b和14c经由间隔件14e而被分离开给定的距离。所述一对接触件14d分别形成在片材基体14b和14c的未设置间隔件14e的位置处，以便彼此相对。作为反作用力产生构件的穹顶状橡胶件15固定在膜片14上。

穹顶状橡胶件15是通过整体模制而由橡胶材料构成的穹顶状构件。穹顶状橡胶件15包括环形的基部部分15a、从基部部分15a倾斜地延伸并作为第一穹顶状部的外穹顶状部15b、从外穹顶状部15b竖直向上延伸的圆筒形部分15c、和从圆筒形部分15c向下延伸并作为第二穹顶状部的内穹顶状部15d。外穹顶状部15b根据按压力而弹性地变形。圆筒形部分15c的上端部接触键顶10的后表面。

由基部部分15a、外穹顶状部15b和内穹顶状部15d包围的部位是一空间，并且气孔18形成在基部部分15a上。内穹顶状部15d包括从圆筒形部分15c向下延伸的半球形的碗状部分15e和从碗状部分15e的中心向下突出的突出部15f。由于突出部15f设置在碗状部分15e的中心，所以碗状部分15e的中心比碗状部分15e的外周边厚。因此，当突出部15f与膜片14接触并且键顶10被压下时，碗状部分15e向上变形，但突出部15f不弯曲并且不产生屈曲变形。在当前实施例中，屈曲变形是载荷水平根据行程的增大而减小的变形。圆筒形部分15c包括容纳内穹顶状部15d(即，向上变形的碗状部分15e、以及突出部15f)的凹陷部15g。

在图2B中示出的对比示例的穹顶状橡胶件150包括具有倒置圆锥形形状的内穹顶状部15m。穹顶状橡胶件150的圆筒形部分15c包括容纳内穹顶状部15m的凹陷部15n。穹顶状橡胶件15与穹顶状橡胶件150的不同之处在于内穹顶状部和凹陷部的形状，而穹顶状橡胶件15的其它构造与穹顶状橡胶件150相同。

图2A中的内穹顶状部15d的可变形部分(即，从圆筒形部分15c至突出部15f的部分)的长度L1比图2B中的内穹顶状部15m的可变形部分(即，从圆筒形部分15c至顶点X的部分)的长度L2短。

在图2B的情况中，因为长度L2比长度L1长，当内穹顶状部15m的左右的厚度由于磨具的精加工程度(doneness)而不同时，穹顶状橡胶件150易于不均匀变形。相反，在图2A的穹顶状橡胶件15中，因为突出部15f设置在碗状部分15e的中心，能够缩短内穹顶状部15d的可变形部分的长度L1，并且因此穹顶状橡胶件15几乎不受不均匀变形的影响。

随着行程的增大，内穹顶状部被容纳在凹陷部中并同时被紧紧地拉伸。因此，施加在具有图2B的倒置圆锥形形状的内穹顶状部15m的可变形部分的载荷很大，可能缩短穹顶状橡胶件150的产品寿命。此外，在穹顶状橡胶件150的情况中，当键顶10被按压超过行程终点时，内穹顶状部15m被倒置，并且不能返回至图2B的形状。相反，因为图2A中的内穹顶状部15d的可变形部分是碗状形状，当变形的部分被容纳在凹陷部15g中时，载荷能够被减小，并且不发生可变形部分的倒置。

图2A中的内穹顶状部15d的碗状部分15e的上表面19a具有球形形状，并且特别地，位于突出部15f上方的碗状部分15e的上表面19b具有平缓的球形形状或者平面形状。这是因为，当碗状部分15e的上表面19a和19b的横截面具有图2B的V形形状时，内穹顶状部15d易于产生屈曲变形，并且不能够获得穹顶状橡胶件15的期望的载荷位移特征。

在图2A中示出的从碗状部分15e的上表面19b至突出部15f的顶点pf的长度P2比从碗状部分15e的上表面19b至圆筒形部分15c的上端部的长度P3短。此外，碗状部分15e的上表面19b的水平长度P4比圆筒形部分15c的内直径的长度P5短。这些是因为将内穹顶状部15d容纳在凹陷部15g中，从而确保更长的行程。

返回图1A，支撑面板17布置在键顶10下方，且膜片14布置在键顶10和支撑面板17之间。支撑面板17的上表面与膜片14的下表面相对。支撑面板17包括四个限制部分17a，所述四个限制部分17a限制齿轮连杆12a和12b的轴12c的竖直方向的运动。每个限制部分17a竖直地形成于支撑面板17上，并且包括大约矩形的孔17b，沿水平方向运动的轴12c插入到孔17b中。支撑面板17的上表面的一部分和限制部分17a从设置在膜片14中的孔14a中露出。

如图1A所示，突出部12e设置在齿轮连杆12a和12b的顶端部分12d上，并且可旋转地固定至键顶10的后表面。轴12c形成在齿轮连杆12a和12b的后端部中，并且插入到限制部分17a的孔17b中。因此，齿轮连杆12a和12b可移动地固定至支撑面板17。

第一齿12g设置在齿轮连杆12a的顶端部分12d中的一个顶端部分上(即，图1A中的前侧的顶端部分12d)，第二齿12h设置在顶端部分12d中的另一个顶端部分上(即，图1A中的后侧的顶端部分12d)。第一齿12g和第二齿12h设置在齿轮连杆12b上。齿轮连杆12a的第一齿12g与齿轮连杆12b的第二齿12h接合，并且齿轮连杆12a的第二齿12h与齿轮连杆12b的第一齿12g接合。因此，成对的齿轮连杆12a和12b在顶端部分12d处联接，并且能够彼此同时地操作。臂部分12f从顶端部分12d朝向轴12c延伸。

当键顶10未被按压时(在未按压时刻)，两个齿轮连杆12a和12b被组装成倒置的V字形状，并且支撑键顶10。当例如利用操作者的手指按压键顶10时(在按压时刻)，键顶10的后表面按压穹顶状橡胶件15。因此，穹顶状橡胶件15执行屈曲变形，内穹顶状部15d的突出部15f按压膜片14，并且接触件14d被打开。当手指从键顶10移开时，键顶10被外穹顶状部15b和内穹顶状部15d的向上方向的弹性力向上推。齿轮连杆12a和12b的后端部随着键顶10的按压而沿着水平方向滑动。于是，臂部分12f落下。因此，齿轮连杆12a和12b沿着竖直方向引导键顶10并同时水平地保持键顶10。

在图1A中，两个齿轮连杆12a和12b被组装成倒置的V字形状，并支撑键顶10。然而，两个齿轮连杆12a和12b可以组装成V字的形状。

此后，将描述键顶10的行程S(即，按压的量)和载荷(即，按压力)F之间的关系。图3A是示出了穹顶状橡胶件15的载荷位移特征的图，而图3B是示出了根据对比示例的穹顶状橡胶件150的载荷位移特征的图。在此，在图3A和3B中，行程S被设定于水平轴，而载荷F被设定于竖直轴，另外示出了接触件打开的点“a”。编号F0表示峰值载荷，编号F3表示底载荷(bottom load)，底载荷是峰值载荷之后的最小载荷。编号S0表示对应于峰值载荷F0的行程。编号S1表示在接触件14d打开时刻处的行程。编号S2表示行程终点。编号S3表示对应于底载荷F3的行程。编号S4表示当突出部15f的下端部或者内穹顶状部15m的顶点X与膜片14接触时的行程。

在图3A中，虚线表示外穹顶状部15b的载荷位移特征，交替的点划线表示内穹顶状部15d的载荷位移特征，而实线表示外穹顶状部15b和内穹顶状部15d的载荷位移特征的总和，即，穹顶状橡胶件15的载荷位移特征。

当键顶10的载荷F从0开始增大时，行程S也随着载荷F的增大而从0开始增大，如图3A所示。此时，外穹顶状部15b执行弹性变形，并且来自外穹顶状部15b的反作用力作用在键顶10上。载荷F增加直到作用在穹顶状橡胶件15上的载荷达到穹顶状橡胶件15的屈曲载荷(即载荷F0)为止。当作用在穹顶状橡胶件15上的载荷达到屈曲载荷时，随后，载荷F随着行程S的增大而平缓地减小。峰值载荷F0由穹顶状橡胶件15的弹性屈曲变形获得，因此，操作者能够在触键操作中获得特别的点击感受。

在该情况中，行程S4对应于突出部15f的下端部和膜片14之间的初始长度P1(参见图2A)。该长度P1能够通过调节突出部15f的长度来设置。行程S4能够通过调节长度P1而被改变，因此，键顶10在接触件打开时刻处的行程S1能够被改变。也就是说，通过调节长度P1，键顶10在接触件打开时刻处的行程S1能够被任意设置。

在当前实施例中，行程S1的值被设置成大于产生峰值载荷F0的行程S0，并且小于对应于底载荷F3的行程S3(例如，在行程S0和S3之间的中间值)。因此，由于接触件14d在操作者获得点击感受之后在载荷F的减小区域中被打开，所以操作者的操作感受充分地对应于接触件14d的打开操作，并且因此改善了键开关的操作性。

在图3A中，行程S0和行程S4彼此重叠。也就是说，在外穹顶状部15b达到屈曲载荷(即，峰值载荷F0)的同时，突出部15f的下端部与膜片14接触。然而，行程S4可以布置在行程S0的略微靠右处，如图3B所示。在该情况中，在外穹顶状部15b达到屈曲载荷(即，峰值载荷F0)之后，突出部15f的顶点与膜片14接触。

在对应于峰值载荷的行程S0和对应于底载荷的行程S3之间的区段中，即，在载荷水平减小的区段(此后称为“点击区段”)中，外穹顶状部15b的载荷减小量稍微大于内穹顶状部15d的载荷增大量。为此，在点击区段中，穹顶状橡胶件15的载荷位移特征(即，实线)平缓地减小。

顺便地，在点击区段中，图3A的内穹顶状部15d的载荷位移特征(即，交替的点划线)平缓地增大，但是图3B的内穹顶状部15m的载荷位移特征(即，交替的点划线)线性地增大。也就是说，在点击区段中，图3A的内穹顶状部15d的载荷位移特征的载荷增大速率比图3B的内穹顶状部15m的载荷位移特征的载荷增大速率更小。这是因为，由于内穹顶状部15d不执行屈曲变形而是执行接近屈曲变形的变形，所以能够减小给定区段的载荷增大速率。

因此，由于在点击区段中，图3A的内穹顶状部15d的载荷位移特征的载荷增大速率比图3B的内穹顶状部15m的载荷位移特征的载荷增大速率更小，所以对应于图3A的底载荷的行程S3大于图3B的行程S3，这能够使得点击区段更长并且获得更舒服的操作感受。

图4A至4D是示出了穹顶状橡胶件15的变形的过渡状态的图。图4E至4H是示出了穹顶状橡胶件150的变形的过渡状态的图。

图4A示出了在图3A中的载荷F为0且行程S为0时的穹顶状橡胶件15的状态。图4E示出了在图3B中的载荷F为0且行程S为0时的穹顶状橡胶件150的状态。

图4B示出了在图3A中的载荷F为F0且行程S为S0和S4时的穹顶状橡胶件15的状态。在图4B中，在外穹顶状部15b执行屈曲变形的同时或紧邻外穹顶状部15b执行屈曲变形之后，突出部15f的顶点接触膜片14。图4F示出了在图3B中的载荷F为F0且行程S为S4时的穹顶状橡胶件150的状态。在图4F中，紧邻外穹顶状部15b执行屈曲变形之后，内穹顶状部15m的顶点X接触膜片14。

图4C示出了在图3A中的行程S为S1时的穹顶状橡胶件15的状态。外穹顶状部15b持续屈曲变形，并且外穹顶状部15b的载荷位移特征处于减小的倾向。内穹顶状部15d按压膜片14，并且接触件14d被打开。此外，内穹顶状部15d的碗状部分15e变形，使得内穹顶状部15d被容纳在凹陷部15g中。内穹顶状部15d的载荷位移特征处于增大的倾向。外穹顶状部15b和内穹顶状部15d的载荷位移特征的总和处于减小的倾向。

图4G示出了在图3B中的行程S为S1时的穹顶状橡胶件150的状态。外穹顶状部15b持续屈曲变形，且外穹顶状部15b的载荷位移特征处于减小的倾向。内穹顶状部15m按压膜片14，并且接触件14d被打开。此外，内穹顶状部15m变形，使得内穹顶状部15m被容纳在凹陷部15n中。内穹顶状部15m的载荷位移特征处于线性增大的倾向。外穹顶状部15b和内穹顶状部15m的载荷位移特征的总和处于减小的倾向。

图4D示出了在图3A中的载荷F为F3且行程S为S3时的穹顶状橡胶件15的状态。在图4D中，内穹顶状部15d的可变形状态结束，然后内穹顶状部15d的载荷位移特征处于显著增大的倾向。在图4D中，点击区段结束。

图4H示出了在图3B中的载荷F为F3且行程S为S3时的穹顶状橡胶件150的状态。在图4H中，内穹顶状部15m的可变形状态结束，然后内穹顶状部15m的载荷位移特征处于显著增大的倾向。在图4H中，点击区段结束。

图5A是示出了在键顶10倾斜时根据当前实施例的穹顶状橡胶件15的变形状态的图。图5B时示出了在键顶10已经倾斜并且内穹顶状部15m已经产生屈曲变形时的穹顶状橡胶件150的变形状态的图。图5C是示出了在内穹顶状部15m已经倒置时的穹顶状橡胶件150的变形状态的图。

当键顶10的角部被按压且键顶10倾斜时，载荷未被左右均匀地施加至穹顶状橡胶件150的外穹顶状部15b和内穹顶状部15m，因此，内穹顶状部15m可以产生屈曲变形，如图5B所示。当键顶10被按压超出行程终点时，穹顶状橡胶件150的内穹顶状部15m如图5C所示被倒置，并且不能返回至原始形状。

相反，在穹顶状橡胶15中，即使在键顶10的角部被按压且键顶10倾斜时，由于突出部15f设置在碗状部分15e的中心，突出部15f在不产生屈曲变形的情况下作为支点，并且按压接触件14d，如图5A所示。因此，穹顶状橡胶15能够按压接触件14d，而不受键顶10的倾斜的影响。

如上所述，穹顶状橡胶15包括外穹顶状部15b和内穹顶状部15d，其中，外穹顶状部15b根据键顶10的按压而将反作用力施加至键顶10，内穹顶状部15d与外穹顶状部15b一体地形成并且包括布置在外穹顶状部15b内部的半球形的碗状部分15e和突出部15f，所述突出部15f从碗状部分15e的中心向下延伸并且按压布置在键顶10下方的接触件14d。由此，即使在键顶10的角部被按压且键顶10倾斜时，由于突出部15f作为支点并且按压接触件14d，接触件14d在键顶10的按压载荷减小的过程中被打开，这使得操作感受和接触件按压操作充分地彼此对应。

已经详细地描述了本发明的一些优选实施例，但是本发明不局限于这些具体描述的实施例，而是在所要求保护的本发明的范围内可以具有各种变形和替代方案。

Claims (6)

1.一种反作用力产生构件(15)，其特征在于，所述反作用力产生构件包括：

第一穹顶状部(15b)，所述第一穹顶状部根据操作构件(10)的按压而将反作用力施加至操作构件(10)；和

第二穹顶状部(15d)，所述第二穹顶状部包括布置在第一穹顶状部(15b)内的半球形的碗状部分(15e)，以及从碗状部分(15e)的中心向下突出并按压布置在操作构件(10)下方的开关(14d)的突出部(15f)。

2.如权利要求1所述的反作用力产生构件，其中，

所述第一穹顶状部(15b)执行屈曲变形，并且第二穹顶状部(15d)从不执行屈曲变形。

3.如权利要求2所述的反作用力产生构件，其中，

在所述第一穹顶状部(15b)执行屈曲变形的同时或者紧接在所述第一穹顶状部执行屈曲变形之后，所述突出部(15f)接触所述开关(14d)。

4.如权利要求1所述的反作用力产生构件，其中，

所述第二穹顶状部(15d)的载荷位移特征的载荷增大速率比按压载荷根据操作构件(10)的按压量而线性增大的载荷位移特征的载荷增大速率小。

5.如权利要求1至4中的任意一项所述的反作用力产生构件，其中，

所述第一穹顶状部(15b)具有第一载荷位移特征，在所述第一载荷位移特征中，操作构件(10)的按压载荷根据操作构件(10)的按压而增大直到所述第一穹顶状部(15b)执行屈曲变形为止，并且操作构件(10)的按压载荷在所述屈曲变形之后减小，

所述第二穹顶状部(15d)具有第二载荷位移特征，在所述第二载荷位移特征中，操作构件(10)的按压载荷根据操作构件(10)的按压量而增大，并且

当在第一穹顶状部(15b)的第一载荷位移特征和第二穹顶状部(15d)的第二载荷位移特征的总和中操作构件(10)的按压载荷减小时，所述突出部(15f)打开所述开关(14d)。

6.一种键开关装置(100)，其特征在于，所述键开关装置包括：

将要被按压的操作构件(10)；

布置在所述操作构件(10)下方的开关(14d)；和

反作用力产生构件(15)，所述反作用力产生构件设置在所述操作构件(10)和所述开关(14d)之间，所述反作用力产生构件包括：

第一穹顶状部(15b)，所述第一穹顶状部根据操作构件(10)的按压而将反作用力施加至操作构件(10)；和

第二穹顶状部(15d)，所述第二穹顶状部包括布置在第一穹顶状部(15b)内的半球形的碗状部分(15e)，以及从碗状部分(15e)的中心向下突出并按压布置在操作构件(10)下方开关(14d)的突出部(15f)。