CN110709954B - 具有摇杆按钮机构的键盘设备 - Google Patents

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Abstract

一种键盘设备包括电路板，该电路板具有被设置在电路板的第一表面上的凸起按钮、被设置在第一表面的周边上的弹性开关以及通孔，其中，凸起按钮和开关中的每一个在被致动时闭合电路板上的电路并实现到设备的输入。键盘设备包括被紧固到电路板的面板，面板具有：开口阵列，所述开口阵列被配置成允许按钮穿过；凸台，所述凸台从面板的第一表面朝向电路板延伸并被定位成穿过电路板上的通孔；以及柱塞，所述柱塞在弹性开关上方对齐并与弹性开关接触，使得当面板朝向电路板被按压在对象柱塞处或附近的区域中时，对象柱塞致动与该柱塞接触的弹性开关。

Description

具有摇杆按钮机构的键盘设备
背景技术
各种住宅管理系统(如安全系统、HVAC系统等)包括面板或控制设备，该面板或控制设备被配置为接收来自用户的输入以控制或设置系统的设置。设备可以包括数字键盘和LCD显示屏以显示输出。设备可以包括许多机械部件，这些部件容易随着时间而损坏和劣化。
发明内容
根据所公开的主题的实施例，键盘设备包括电路板，该电路板具有：多个凸起按钮，所述多个凸起按钮设置在电路板的第一表面上；多个弹性开关，所述多个弹性开关设置在第一表面的周边上；以及多个通孔，其中，凸起按钮和开关中的每一个在被致动时闭合电路板上的电路并实现到键盘设备的输入。键盘设备进一步包括被紧固到电路板的面板，该面板具有：开口阵列，该开口阵列被配置成允许凸起按钮穿过；多个凸台，所述多个凸台从面板的第一表面朝向电路板延伸并被定位成穿过电路板上的所述多个通孔；以及多个柱塞，所述多个柱塞在弹性开关上方对齐并与弹性开关接触，使得当面板朝向电路板被按压在对象柱塞(subject plunger)处或附近的区域中时，对象柱塞致动与该柱塞接触的弹性开关，其中，面板通过穿过电路板的第二表面被插入到所述多个凸台中的螺钉以可调节的方式固定到电路板，电路板的第二表面与电路板的第一表面相对。有利地，这可以提供耐用的键盘设备，其感觉和响应性可以容易地微调。此外，通过提供按钮以及用于致动被布置在电路板的周边上的开关的柱塞，本公开可以提供改进的可用性和/或人机工程学。在所公开的主题的一些实施例中，如果面板上的区域比其距键盘设备的任何其他柱塞更靠近对象柱塞，则面板上的该区域可以被认为在对象柱塞附近。
可选地，面板包括被形成为靠近所述多个柱塞中的一个或多个柱塞的一个或多个半透明部，并且电路板包括被设置在所述一个或多个半透明部下方的一个或多个LED，使得来自LED的光通过半透明部可见。有利地，这可以使用户更容易区分柱塞和按钮，从而有助于可用性。
所述多个柱塞可以包括四个柱塞，该四个柱塞被定位成使得当在任何对象柱塞处向面板施加压力以将面板朝向电路板按压时，只有与柱塞接触的开关被致动，而其余开关保持断开。因此，与传统摇杆开关相比，用户能够在更大的功能性范围内进行控制。
可选地，柱塞中的两个柱塞被设置在穿过面板的中心的第一轴线的相对端处，并且其余柱塞被设置在穿过面板的中心并垂直于第一轴线的第二轴线的相对端处。
面板可以由刚性无缝材料构造。这可以提供良好的装饰，并且使得面板能够作为单个注塑成型部件容易且有效地制造。可选地，面板由金属材料构造。这可以提供增加的强度和耐用性。
在所公开的主题的一些实施例中，面板可以由塑料材料构造。在这样的实施例中，面板可以进一步包括环绕所述多个开口的加强脊，其中，加强脊强化面板防止屈曲。这可以有助于键盘设备的寿命，并为用户提供改进的触觉反馈。
至少一个弹性开关可以包括弹性、柔性圆顶结构和/或至少一个弹性开关可以包括弹簧加载开关。
键盘设备可以进一步包括被配置成实施安全控制系统的处理器。有利地，相比常规键盘设备，这可以为用户提供对安全系统的更大或更方便的控制。
通过考虑以下详细描述、附图和权利要求书，所公开的主题的附加特征、优点和实施例可以被阐述或显而易见。而且，应当理解的是，前面的发明内容和下面的详细描述两者都是说明性的，并且旨在提供进一步的解释，而不限制权利要求的范围。
附图说明
附图(其被包括以提供对所公开的主题的进一步理解)被并入并构成本说明书的一部分。附图还示出了所公开的主题的实施例，并且与详细描述一起用于解释所公开的主题的实施例的原理。没有试图以比对所公开的主题及其可以实践的各种方式的基本理解所必需的更详细的方式示出结构性细节。
图1示出了根据所公开的主题的实施例的键盘设备的前透视图。
图2示出了根据所公开的主题的实施例的键盘设备的后透视图。
图3A示出了根据所公开的主题的实施例的面板的顶部透视图。
图3B示出了根据所公开的主题的实施例的面板的底部透视图。
图4以放大视图示出了根据所公开的主题的实施例的键盘设备的剖视侧视图。
具体实施方式
参考附图描述了本公开的各个方面或特征，其中相同的附图标记始终用于指代相同的元件。在本说明书中，阐述了许多细节，以便提供对本公开的透彻理解。然而，应当理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下，或者利用其他方法、组件、材料等来实践本公开的某些方面。在其他情况下，以框图形式示出众所周知的结构和设备，以便于描述主题公开。
根据所公开的主题的具有摇杆机构的键盘设备包括用作多方向摇杆开关的面板盖。与常规摇杆机构相比，所公开的键盘设备需要更少的部件来实施摇杆功能、制造更简单、长时间使用也不容易磨损和撕裂，并且在摇杆的可按压部分处提供了更好的被照明的指示器的选项。
图1示出了根据所公开的实施例的键盘设备100的前视图。该设备包括面板110，该面板具有标记面板110的可按压部分的多个图标120。在所示的实施例中，面板110包括四个图标，然而这仅仅是单个实施例，可以实施不同数目的图标/可按压部分。
面板110包括允许多个按钮130突出穿过的开口阵列。按钮中的每一个按钮和可按压图标被定位成致动面板110下方的电路板中的开关，并且从而将数据(例如密码、菜单选择)输入到设备100中或者改变参数设置，这将在下面进一步描述。
为了有助于促进摇杆功能的使用，面板的外边缘140可以被形成为向上倾斜。这为用户提供了熟悉的、升高的感觉(这表明摇杆功能的可用性)，以及增强了设备100的美观性。
图2示出了设备100的后视图。壳体160覆盖设备的后部和侧部。壳体160可以包括开口170，该开口提供到被容纳在面板110和壳体160之间的电路板200的可以被交换或升级的一个或多个组件(例如电池组件、存储器组件等)的进接。壳体160可以包括多个开口180，所述多个开口180提供到调节螺钉190的进接，该调节螺钉可以用于微调面板110的响应性，如下文将解释那样。
图3A示出了与设备100脱离的面板110的顶侧。面板110可以被构造成单个刚性无缝组件，包括允许按钮突出穿过并自由移动的开口135阵列。面板110包括多个可按压部115、116、117、118。在实施例中，面板110包括总共四个可按压部115、116、117、118，所述四个可按压部围绕周边布置在四分之一位置中。在实施例中，可按压部是不透明的，并且可以用指示器来标记，以向用户表明摇杆功能的可用性和位置。
使用单个无缝面板降低了设备100的构造的复杂性。它提供了良好的装饰，并且易于被制造为单个注塑成型部件。然而，对于一些构造材料来说，包含开口135阵列会将面板110削弱得足以在按压可按压部时增加面板110挠曲而不是保持刚性的可能性。这种挠曲会导致增加的磨损和撕裂，并减损装置的高质量外观。因此，在一些实施例中(其示例在图3A中示出)，包围开口135阵列的加强脊138被设置在面板110上，以提高面板110的刚性质量。
在图3A和图3B中示出的实施例中，可按压部是半透明的，使得它们允许至少一定量的光通过，并且指示面板110的哪些部分可以被按压以使用摇杆功能。半透明可按压部115、116、117、118可以在一个或多个LED上方对齐，所述一个或多个LED由连接到电路板200的处理器控制。以这种方式，设备100可以例如根据设备的状态通过可按压部115、116、117、118显示一种或多种颜色，或者指示某些特征的可用性。
例如，在一个操作模式中，设备100可以被配置成使得半透明可按压部115中的一个被标记有盾牌图标的轮廓。红灯可以向用户指示由设备100控制的安全特征当前被关闭。在这种状态下的同时，用户可以按下盾牌图标来激活安全功能。一旦激活，设备处理器可以将通过半透明可按压部115显示的颜色从红色改变为绿色，以向用户指示安全特征已经被激活。
图3B示出了与设备100脱离的面板110的底侧。所述多个开口135在面板的中心区域布置成阵列。可按压部115沿着面板110的外围区域围绕多个开口135定位。在这个实施例中，第一对可按压部115、117沿着第一对齐轴线121定位，每个可按压部设置在面板110的相对侧上。第二对可按压部116、118被定位在垂直于第一对齐轴线121的第二对齐轴线122的相对侧上。其他实施例可以包括单个可按压部、设置在相应的对齐轴线的相对端上的三对或更多对可按压部，或者其他配置。
在每个可按压部115、116、117、118处，在紧邻范围内，相对应的柱塞125、126、127、128被设置在面板110的底侧上。当面板110被固定到电路板200时，所述多个柱塞125、126、127、128从面板110的底面突出，每个柱塞朝向电路板200上的相应的开关。因此，当面板110的顶侧被用户压下时，在可按压部115、116、117、118处或附近，面板110朝向电路板200前进，并导致相对应的柱塞125、126、127、128致动电路板200上的开关。
在图3B中示出的实施例中，柱塞125、126、127、128被定位成使得当在对象柱塞附近的任何可按压部分处施加压力时，即，将面板朝向板按压时，只有与对象柱塞接触的开关被致动，而其余开关保持断开。
多个凸台145被设置在面板110的底侧上。类似于所述多个柱塞125、126、127、128，所述多个凸台中的每一个凸台从面板110的底面朝向电路板200突出。
图4示出了面板110、电路板200和壳体160的剖面侧视图。放大视图示出了凸台145、调节螺钉190、柱塞125、开关210和电路板开口220。如放大图中所见，面板110被安装在电路板200上方，使得柱塞125搁置在开关210的顶部上并与开关210接触。
开关210是弹性开关，当被按压时闭合电路板200上的电路，并且当被释放时自动返回到其原始位置。开关210可以被实施为圆顶开关(如图4中所示)，或者被实施为不同类型的开关，诸如弹簧加载开关或者当被压下时施加向上的反作用力的其他类型的弹性开关。
电路板200包括用于每个面板凸台145的开口220。面板凸台145被定位在面板110上以被对齐，从而在面板110被放置在电路板200上方时突出穿过开口220。调节螺钉190被插入到凸台145中，以将面板110固定到电路板200，并防止面板110在向上的方向上(即背离电路板200)从电路板200脱离。然而，凸台145/螺钉190的布置并不阻止面板在向下的方向上(即朝向电路板200)移动。
在这种布置中，当面板110在可按压部处被压下时，该部分将朝向电路板200下降，从而驱动柱塞125向下进入到圆顶开关210中。该按压致动开关210，从而闭合电路板200上的电路并实现到设备100的输入。弹性开关210在被压下时向上施加反作用力以返回其初始状态。因此，当用户抑制压下面板110时，开关210迫使柱塞125，并通过延伸部迫使面板110，直到面板110的原始静止位置。
调节螺钉190可以被拧紧或松开，以调节柱塞125在面板110的每个可按压部分处抵靠开关210的接触。凸台145/螺钉190组合允许对响应性进行微调，而不需要使用通常用于在常规摇杆功能装置中进行调节的垫片或其他附加部件。
在实施例中，凸台145/螺钉190组合参照(reference)壳体160。在替代实施例中，凸台145/螺钉190组合直接参照电路板200，从而与公差堆叠中可以包括多层(这导致摇杆机构中的不太一致的按钮感觉)的常规摇杆机构相比，将公差堆叠中的层数减少到最小值。
所公开的键盘设备提供了具有一致的感觉和容易调节的特征以及改进的抗磨损持久性的改进的摇杆功能。所公开的具有摇杆功能的键盘设备可以包括处理器和存储器，该处理器和存储器被安装在电路板中并且用于实施例如安全控制系统、HVAC控制系统或住宅管理系统的组件，其中中央按钮用于字母数字输入，并且提供摇杆功能输入的外围可按压部分用于选择菜单、选择操作模式、发送信号、改变诸如颜色或声音的设备参数等。
出于解释的目的，已经参考特定实施例描述了前述描述。然而，上述说明性讨论并不旨在穷举或将所公开的主题的实施例限制为所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多改型和变型是可能的。选择和描述这些实施例是为了解释所公开的主题的实施例的原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够利用这些实施例以及具有可以适合于预期的特定用途的各种改型的各种实施例。

Claims (11)

1.一种键盘设备，包括：
电路板，所述电路板具有：
多个凸起按钮，所述多个凸起按钮被设置在所述电路板的第一表面上，
多个弹性开关，所述多个弹性开关被设置在所述第一表面的周边上，以及
多个通孔，
其中，所述多个凸起按钮和所述多个弹性开关中的每一个在被致动时闭合所述电路板上的电路，并实现到所述键盘设备的输入；以及
面板，所述面板被紧固到所述电路板，所述面板具有：
开口阵列，所述开口阵列被配置成允许所述多个凸起按钮穿过，
多个凸台，所述多个凸台从所述面板的第一表面朝向所述电路板延伸并被定位成穿过所述电路板上的所述多个通孔，以及
多个柱塞，所述多个柱塞在所述多个弹性开关上方对齐并与所述多个弹性开关接触，使得当所述面板朝向所述电路板被按压在对象柱塞处或其附近的区域中时，所述对象柱塞致动所述多个弹性开关中与所述对象柱塞接触的对应弹性开关，
其中，所述面板通过穿过所述电路板的第二表面被插入到所述多个凸台中的螺钉以可调节的方式固定到所述电路板，所述电路板的所述第二表面与所述电路板的所述第一表面相对。
2.根据权利要求1所述的键盘设备，其中：
所述面板包括一个或多个半透明部，所述一个或多个半透明部中的每一个半透明部被形成为靠近所述多个柱塞中的对应柱塞，并且
所述电路板包括一个或多个LED，所述一个或多个LED中的每一个LED被设置在所述一个或多个半透明部中的相应半透明部下方，使得来自所述一个或多个LED的光通过所述一个或多个半透明部可见。
3.根据权利要求1所述的键盘设备，其中，所述多个柱塞包括四个柱塞，所述四个柱塞被定位成使得当在任何对象柱塞处向所述面板施加压力以将所述面板朝向所述电路板按压时，只有与该柱塞接触的对应开关被致动，而其余开关保持断开。
4.根据权利要求3所述的键盘设备，其中，所述四个柱塞中的两个柱塞被设置在穿过所述面板的中心的第一轴线的相对端处，并且其余柱塞被设置在穿过所述面板的所述中心并垂直于所述第一轴线的第二轴线的相对端处。
5.根据权利要求1所述的键盘设备，其中，所述面板由刚性无缝材料构造。
6.根据权利要求1所述的键盘设备，其中，所述面板由金属材料构造。
7.根据权利要求1所述的键盘设备，其中，所述面板由塑料材料构造。
8.根据权利要求1所述的键盘设备，其中，所述面板进一步包括环绕所述多个开口的加强脊，其中，所述加强脊强化所述面板防止屈曲。
9.根据权利要求1所述的键盘设备，其中，所述多个弹性开关中的至少一个弹性开关包括弹性圆顶结构。
10.根据权利要求1所述的键盘设备，其中，所述多个弹性开关中的至少一个弹性开关包括弹簧加载开关。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的键盘设备，进一步包括被配置为实施安全控制系统的处理器。
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