CN109698088B - 一种按键模组 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及计算机领域，公开了一种按键模组。本发明中，按键模组包括：用于按压的键帽、以及与所述键帽相连并用于触发按键功能的顶针，所述键帽的表面上设置有用于识别触控操作的触发装置，所述按键模组还包括设置在所述顶针上的第一磁吸元件、以及与所述第一磁吸元件相对设置的第二磁吸元件，当所述触发装置成功识别触控操作时，所述第一磁吸元件和所述第二磁吸元件之间产生磁力，所述第一磁吸元件在所述磁力作用下带动所述顶针朝远离所述键帽的方向移动。本发明中提供的按键模组能够解决按键模组变形回弹力不足问题，并且保证按键手感的一致性。

Description

一种按键模组
技术领域
本发明实施例涉及计算机领域，特别涉及一种按键模组。
背景技术
目前的按键有SWITCH和DOME的触发方式，但由于按键导电基与按键PFC存在间隙或者干涉、或者组装错位都会造成回弹力不足；并且，按键尺寸都有一个上下公差，只要在这个公差范围内都是合格的，导致各个按键装配起来不可能完全一样，在用户手动按压按键模组时，因为公差累积，按键手感不完全一样。
因此，有必要提供一种新的按键模组的结构来解决上述问题。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种按键模组，能够解决按键模组回弹力不足的问题，并保证按键模组手感的一致性。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种按键模组，包括：用于按压的键帽、以及与所述键帽相连并用于触发按键功能的顶针，所述键帽的表面上设置有用于识别触控操作的触发装置，所述按键模组还包括设置在所述顶针上的第一磁吸元件、以及与所述第一磁吸元件相对设置的第二磁吸元件，当所述触发装置成功识别触控操作时，所述第一磁吸元件和所述第二磁吸元件之间产生磁力，所述第一磁吸元件在所述磁力作用下带动所述顶针朝远离所述键帽的方向移动。
本发明实施方式相对于现有技术而言，通过触发装置识别触控操作，并在触发装置成功识别触控操作时，所述第一磁吸元件和所述第二磁吸元件之间产生磁力，所述第一磁吸元件在所述磁力作用下带动所述顶针朝远离所述键帽的方向移动，使得顶针被按下以实现按键功能，由于第一磁吸元件与第二磁吸元件之间的磁力是可控的，故顶针被按下的力量能够被准确的控制，从而线路板施加给顶针的变形回弹力也是可控的，解决了按键模组变形回弹力不足问题，并且通过量化磁力的各个参数，从而能保证按键手感的一致性。
另外，所述第二磁吸元件为用于产生磁场的磁体，所述第一磁吸元件为导电线圈，所述导电线圈包括设置在所述顶针外部并位于所述磁场内的第一导线段、以及设置在所述顶针内部的第二导线段，所述顶针的材质为磁屏蔽材料。通过将顶针的材质设置为磁屏蔽材料，并使得第二导线段设置在所述顶针内部，第一导线段设置在所述顶针外部并位于所述磁场内，从而能够使得导电线圈暴露在磁场中的导线段(第一导线段)中的电流方向一致、在磁场中的受到的安培力的方向也一致，从而能够使得导电线圈受到单向力，进而带动顶针朝远离所述键帽的方向移动以实现按键功能。
另外，所述第一导线段沿垂直于所述磁场内磁感线的方向延伸。如此设置，能够在相同的磁场强度、线圈电流以及线圈长度的前提下，获得最大的安培力，从而提高按键模组的效率。
另外，所述第二磁吸元件为用于产生磁场的磁体，所述第一磁吸元件为导电线圈，所述导电线圈绕制在所述顶针上，所述磁体设置在所述顶针远离所述键帽的一端。如此设置，利用电磁感应效应，使得导电线圈产生磁场，并与第一磁吸元件产生的磁场相互作用，从而带动顶针朝远离所述键帽的方向移动以实现按键功能。
另外，还包括与所述导电线圈相连的控制器、以及与所述控制器相连的接近传感器，当所述接近传感器检测到所述顶针在预设距离内时，所述控制器控制所述导电线圈断电。当接近传感器检测到所述顶针在预设距离内时，表明顶针已经被按下并实现按键功能，此时控制所述导电线圈断电，从而能够消除第一磁吸元件和第二磁吸元件之间产生的磁力，使得按键模组在变形回弹力的作用下实现回弹。
另外，还包括与所述导电线圈相连的控制器、以及与所述控制器相连的接近传感器，当所述接近传感器检测到所述顶针在预设距离内时，所述控制器控制所述导电线圈中的电流方向反向。当接近传感器检测到所述顶针在预设距离内时，表明顶针已经被按下并实现按键功能，此时控制所述导电线圈中的电流方向反向，从而能够使得第一磁吸元件和第二磁吸元件之间产生的磁力反向，使得按键模组在磁力及变形回弹力的作用下实现回弹，如此设置，提高了回弹力，进一步改善了回弹力不足的问题。
另外，所述键帽包括远离所述顶针的外表面，所述触发装置设置在所述外表面上。
另外，所述触发装置为指纹识别装置。如此设置，只有被授权的用户才能出触发该按键模组的按键功能，提高了按键模组的安全性。
另外，所述触发装置为触摸识别装置。如此设置，结构简单，具有成本优势。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明第一实施方式提供的按键模组的主视图；
图2是本发明第一实施方式提供的按键模组的侧视图；
图3是本发明第二实施方式提供的按键模组的主视图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种按键模组，如图1、图2所示，包括：用于按压的键帽11、用于触发按键功能的顶针12、用于识别触控操作的触发装置13、以及第一磁吸元件14和第二磁吸元件15，所述顶针12与所述键帽11相连，所述触发装置13设置在所述键帽11的表面上，所述第一磁吸元件14设置在所述顶针12上，所述第二磁吸元件15与所述第一磁吸元件14相对设置，当所述触发装置13成功识别触控操作时，所述第一磁吸元件14和所述第二磁吸元件15之间产生磁力，所述第一磁吸元件14在所述磁力作用下带动所述顶针12朝远离所述键帽11的方向移动。
本发明实施方式相对于现有技术而言，通过触发装置13识别触控操作，并在触发装置13成功识别触控操作时，所述第一磁吸元件14和所述第二磁吸元件15之间产生磁力(磁力是磁场对放入其中的磁体和电流的作用力)，所述第一磁吸元件14在所述磁力作用下带动所述顶针12朝远离所述键帽11的方向移动，使得顶针12被按下以实现按键功能，由于第一磁吸元件14与第二磁吸元件15之间的磁力是可控的，故顶针12被按下的力量能够被准确的控制，从而线路板施加给顶针12的变形回弹力也是可控的，解决了按键模组变形回弹力不足问题，并且通过量化磁力的各个参数，从而能保证按键手感的一致性。
本实施方式中，所述第二磁吸元件15为用于产生磁场的磁体(磁体是指能够产生磁场的物质或材料，分为永磁体和软磁体)，所述第一磁吸元件14为导电线圈，所述导电线圈包括设置在所述顶针12外部并位于所述磁场内的第一导线段、以及设置在所述顶针12内部的第二导线段，所述顶针12的材质为磁屏蔽材料。此时，磁力为磁场对电流的作用力(通电导线在磁场中受到力的作用)，通过将顶针12的材质设置为磁屏蔽材料，并使得第二导线段设置在所述顶针12内部，第一导线段设置在所述顶针12外部并位于所述磁场内，从而能够使得导电线圈暴露在磁场中的导线段(第一导线段)中的电流方向一致、在磁场中的受到的安培力的方向也一致，从而能够使得导电线圈受到单向力，进而带动顶针12朝远离所述键帽11的方向移动以实现按键功能。
可选的，所述第一导线段沿垂直于所述磁场内磁感线的方向延伸，由于第一导线段在磁场中受力F＝I*B*L*sin(I，B)，其中，I为线圈的电流，B为磁场强度，L为线圈长度，(I，B)为电流方向与磁场方向间的夹角，通过设置第一导线段沿垂直于所述磁场内磁感线的方向延伸，即(I，B)为90度，故能够在相同的磁场强度、线圈电流以及线圈长度的前提下，获得最大的安培力，从而提高按键模组的效率。
具体的说，按键模组还包括与所述导电线圈相连的控制器16、以及与所述控制器16相连的接近传感器17，当所述接近传感器17检测到所述顶针12在预设距离内时，所述控制器16控制所述导电线圈断电。当接近传感器17检测到所述顶针12在预设距离内时，表明顶针12已经被按下并实现按键功能，此时控制所述导电线圈断电，从而能够消除第一磁吸元件14和第二磁吸元件15之间产生的磁力，使得按键模组在变形回弹力的作用下实现回弹。
本实施方式中，所述键帽11包括远离所述顶针12的外表面111，所述触发装置13设置在所述外表面111上。具体的说，所述触发装置13可以为指纹识别装置，如此设置，只有被授权的用户才能出触发该按键模组的按键功能，提高了按键模组的安全性。可以理解的是，所述触发装置13也可以为触摸识别装置，用于识别触摸操作的装置，例如，触摸屏，如此设置，结构简单，具有成本优势。
下面以侧键为例，侧键包括键帽11和顶针12，在顶针12远离键帽11一端设置导电线圈，线圈分布在顶针12两侧，左右侧裸露在外面、且沿垂直于所述磁场内磁感线的方向延伸，其余走线都在顶针12里面，顶针12的外壳采用屏蔽磁感线的材料，对线圈进行定位密封，这样就能保证线圈通电有电流后，受力方向一致，并且，在顶针12两侧分别设置磁铁的N极和S极。根据左手法则，由于线圈电流方向垂直于磁感线朝上，可以判定通电线圈在磁场中受力方向向外(如图2所示，朝纸张外面)，也就是朝向线路板的方向。
在键帽11的外表面111设置指纹识别装置，当手指触碰侧键到外表面111时，指纹识别装置识别成功触控操作，控制器16控制导电线圈导通，线圈有电流I，侧键受力F＝I*B*L(I为线圈的电流，B为磁场强度，L为线圈长度)。侧键受力后向线路板方向运动，触发侧键功能，当侧键功能触发后，线圈断电，此时在线路板的SWITCH(中文名为切换开关或滑动开关)和DOME(英文全名是metal dome或dome array或dome sheet，中文名为薄膜按键，其为一块包含金属弹片(锅仔片)的PET薄片，用在PCB或FPC等线路板上作为开关使用，在使用者与仪器之间起到一个重要的触感型开关的作用)的变形回弹力下，恢复到原来的位置。由于侧键受力的3个参数都是可以准确控制的，所以侧键受力大小可以保证一致性，故线路板的SWITCH和DOME的变形回弹力也能保证一致性，因此，能够保证侧键手感的一致性，以及解决回弹力不足的问题。
本发明第二实施方式提供一种按键模组，如图3所示，本实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于，在第一实施方式中，所述第二磁吸元件15为用于产生磁场的磁体，所述第一磁吸元件14为导电线圈，所述导电线圈包括设置在所述顶针12外部并位于所述磁场内的第一导线段、以及设置在所述顶针12内部的第二导线段，所述顶针12的材质为磁屏蔽材料。而在本实施方式中，所述第二磁吸元件15为用于产生磁场的磁体，所述第一磁吸元件14为导电线圈，所述导电线圈绕制在所述顶针12上，所述磁体设置在所述顶针12远离所述键帽11的一端，此时，磁力为磁场对磁体的作用力(通电线圈产生磁场，与磁体产生的磁场之间产生力的作用)，利用电磁感应效应，使得导电线圈产生磁场，并与第一磁吸元件14产生的磁场相互作用，从而带动顶针12朝远离所述键帽11的方向移动以实现按键功能。
在本实施方式中，可以通过设置导电线圈中的电流方向以使得导电线圈通电后产生的磁场与磁体产生的磁场相互吸引，从而带动顶针12朝远离所述键帽11的方向移动以实现按键功能。
可选的，按键模组还包括与所述导电线圈相连的控制器16、以及与所述控制器16相连的接近传感器17，当所述接近传感器17检测到所述顶针12在预设距离内时，所述控制器16控制所述导电线圈中的电流方向反向。当接近传感器17检测到所述顶针12在预设距离内时，表明顶针12已经被按下并实现按键功能，此时控制所述导电线圈中的电流方向与转换之前的电流方向相反(即，电势高的一端变成电势低的一端，电势低的一端变成电势高的一端)，从而能够使得导电线圈产生的磁场方向与电流反向之前的磁场方向相反，第一磁吸元件14和第二磁吸元件15相互排斥，使得按键模组在磁力及变形回弹力的作用下实现回弹，如此设置，提高了回弹力，进一步改善了回弹力不足的问题。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种按键模组，包括：用于按压的键帽、以及与所述键帽相连并用于触发按键功能的顶针，其特征在于，所述键帽的表面上设置有用于识别触控操作的触发装置，所述按键模组还包括设置在所述顶针上的第一磁吸元件、以及与所述第一磁吸元件相对设置的第二磁吸元件，当所述触发装置成功识别触控操作时，所述第一磁吸元件和所述第二磁吸元件之间产生磁力，所述第一磁吸元件在所述磁力作用下带动所述顶针朝远离所述键帽的方向移动；
所述第一磁吸元件为导电线圈；
所述按键模组还包括与所述导电线圈相连的控制器、以及与所述控制器相连的接近传感器，当所述接近传感器检测到所述顶针在预设距离内时，所述控制器控制所述导电线圈断电或所述导电线圈中的电流方向反向。
2.根据权利要求1所述的按键模组，其特征在于，所述第二磁吸元件为用于产生磁场的磁体，所述导电线圈包括设置在所述顶针外部并位于所述磁场内的第一导线段、以及设置在所述顶针内部的第二导线段，所述顶针的材质为磁屏蔽材料。
3.根据权利要求2所述的按键模组，其特征在于，所述第一导线段沿垂直于所述磁场内磁感线的方向延伸。
4.根据权利要求1所述的按键模组，其特征在于，所述第二磁吸元件为用于产生磁场的磁体，所述导电线圈绕制在所述顶针上，所述磁体设置在所述顶针远离所述键帽的一端。
5.根据权利要求1所述的按键模组，其特征在于，所述键帽包括远离所述顶针的外表面，所述触发装置设置在所述外表面上。
6.根据权利要求5所述的按键模组，其特征在于，所述触发装置为指纹识别装置。
7.根据权利要求5所述的按键模组，其特征在于，所述触发装置为触摸识别装置。
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