CN112397329A - 智能输入设备开关装置和轴体可调整的机械键盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴体可调整的机械键盘，包括智能输入设备开关装置、轴体和开关帽，轴体包括上盖、下盖、触发片、活动块、驱动块、彩灯、十字柱和內撑装置，驱动块包括提升杆和提升块，活动块套设于提升杆外侧，十字柱相对驱动块可旋转，內撑装置包括撑块和联动机构，十字柱连接至联动机构，十字柱旋转可带动撑块进入或离开活动块和驱动块之间；开关帽包括帽轴、多个挡光板和多个透光部，透光部位于开关帽的侧面，通过內撑装置，对活动块和驱动块之间的联动关系进行调整，使得活动块可以跟随驱动块同步活动或分离活动，从而对轴体敲击声和敲击感进行调整，在机械键盘不更换轴体的情况下，大敲击感和静音敲击之间进行任意的选择和切换。

Description

智能输入设备开关装置和轴体可调整的机械键盘

技术领域

本发明涉及智能输入设备的轴体，具体为一种智能输入设备开关装置和轴体可调整的机械键盘。

背景技术

键盘是用于操作设备运行的一种指令和数据输入装置，也指经过系统安排操作一台机器或设备的一组功能键（如打字机、电脑键盘）。本申请中所涉及到的触发轴体，除了特指键盘的输入轴体外，还可以是微动开关或游戏手柄的按键等。

其中由于薄膜键盘结构简单、防水性好且价格低廉，迅速攻占了市场，尤其在追求轻薄的笔记本上更是唯一的选择，从 90 年代后期到本世纪最初十年一直牢牢占据人们的电脑桌。迫使像ALPS、NEC、Fujitsu这样的巨头厂商纷纷放弃机械键盘。

目前市场上的薄膜键盘并不耐用，硅胶胶碗的使用寿命通常只有几百万次，此外，薄膜键盘从火山口结构、剪刀脚结构，再到2015年苹果在New MacBook上应用的蝶式结构，仅有不到2mm的按键距离，敲击时的手感如同戳钢板。

而在2013年之后，电竞市场的崛起，对于这些动作迅猛、手速飞快的电竞选手，机械键盘无疑是更好的选择，机械键盘的轴体可使用的敲击寿命可达 5000 万次以上，而更重要的则是键盘敲击时的手感。

参见美国专利号US4467160，申请日为1984年8月21日，电子开关厂商Cherry提交了一种低位开关（以下简称青轴）的专利文件。参见图11和图12，青轴结构主要包括塑料制成的上盖11’、下盖12’、活动块4’、轴芯5’、一个金属弹簧14’、以及两个铜制的触发片3’，分为静片和动片。

青轴活动状态如下：

1、参见图15的（a1）和（a2），在初始状态下，弹簧14’将顶起轴芯5’，轴芯5’的提升块51’则会把活动块4’往上带，使得动片31的弧部312压在活动块4’的平衡槽40中’，弹性段311’蓄力，整个开关达到一种初始平衡状态，动片的触点310’和静片的触点320’是分离的。

2、参见图15的（b1）和（b2），当轴芯5’开始下压时，轴芯5’先下移一小段距离（此时摁压力度小），当轴芯5’接触到活动块4’时，弧部312’脱离平衡槽40’并达到平衡槽40’和挤压斜面41’之间的最高点（此时摁压力度变得较大），弹性段311’进一步压缩并蓄力。

3、参见图16的（c1）和（c2），轴芯5’进一步下压，弧部312’到达挤压斜面41’之后，弹性段311’释放弹性势能，使得弧部312’向下推动挤压斜面41’，致使活动块4’快速到达底部。

4、参见图16的（d1）和（d2），活动块4’与轴芯5’分离，轴芯5’下压时力度仅受到弹簧影响（此时摁压力度变小），且此时动片的触点310’和静片的触点320’贴合，电信号接通，完成一次信号输入。

由于上述的低位开关（青轴）的结构非常特殊，轴芯5’下部的活动快4’，当按压到1.75mm 时，活动快4会先被触发片3’弹到底部，然后再被弹簧14’顶回初始位置。于是在按压时就会出现明显的力度变化。这种轴被称为段落轴，手感类似按圆珠笔，还会发出“咔哒”的声响。不过虽然手感爽脆，但在安静的办公室或家庭使用，足以让你的同事或家人患上神经衰弱。

因此如何在输入敲击感和清脆的敲击声，于安静环境避免影响到他人正常工作或休息，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种智能输入设备开关装置和机械键盘，通过內撑装置，对活动块和驱动块之间的联动关系进行调整，使得活动块可以跟随驱动块同步活动或分离活动，从而对轴体敲击声和敲击感进行调整，在机械键盘不更换轴体的情况下，大敲击感和静音敲击之间进行任意的选择和切换。

方案1：为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种智能输入设备开关装置，包括轴体和开关帽，轴体包括上盖、下盖、触发片、活动块、驱动块、彩灯、十字柱和內撑装置，驱动块包括提升杆和提升块，活动块套设于提升杆外侧，驱动块下表面和提升块上表面之间形成供活动块活动的活动间隙，所述驱动块和十字柱分体设置，十字柱相对驱动块可旋转，內撑装置包括撑块和联动机构，所述撑块的厚度与活动块和驱动块之间的最大间距相同，十字柱连接至联动机构，十字柱旋转可带动撑块进入或离开活动块和驱动块之间；开关帽包括帽轴、多个挡光板和多个透光部，帽轴可拆卸的固定于十字柱上，透光部位于开关帽的侧面，透光部和挡光板之间形成照射区域，照射区域对准彩灯，挡光板用于阻挡相邻的照射区域之间灯光照射。

优选的，十字柱具有轴芯，提升杆上开设有滑动槽，滑动槽用于撑块滑动，联动机构包括推块和摆动球，推块固定于轴芯上，推块与十字柱同步旋转，推块包括挤压面和滚球槽，挤压面为半径渐变的曲面，推块随十字柱旋转时，挤压面与撑块接触点至十字柱旋转轴心的距离产生变化，滚球槽位于挤压面上，摆动球位于撑块同滚球槽的接触位置上，摆动球嵌入至滚球槽内。

当十字柱正转时，推块同步正转，挤压面挤压撑块，使撑块在滑动槽内朝向活动块和驱动块之间的活动间隙移动；

当十字柱反转时，推块同步翻转，滚球槽牵拉摆动球并使摆动球在滚球槽内移动，摆动球带着撑块从活动间隙内脱离。

优选的，所述开关帽为四棱柱型或四棱台型，透光部位于开关帽相邻的两个侧面，所述挡光板内侧和帽轴连接，挡光板外侧连接至开关帽的侧棱，所述挡光板外侧最低部位与开关帽最底部连接。

优选的，所示开关帽呈圆柱形或圆台型。

优选的，开关帽固定有防转轴，轴体的上盖和下盖设有防转孔，防转孔位置与防转轴相对应，当开关帽固定在轴体上方时，所述防转轴插入至防转孔内。

优选的，所述滑动槽外设有限制撑块在滑动槽内活动的限位壁，所述限位壁开设有用于推块的挤压面通过的开槽。

优选的，所述撑块设有受压面，受压面为弧形表面。

优选的，所述撑块设有用于摆动球摆动的扇形槽，所述摆动球包括活动杆，摆动球在扇形槽内沿活动杆摆动。

优选的，所述扇形槽内还设有活动槽，活动杆置于活动槽中。

与现有技术相比，采用了上述技术方案1的智能输入设备开关装置，具有如下有益效果：

一、采用本发明的智能输入设备开关装置，十字轴可以控制撑块的活动，当撑块进入至活动块和驱动块之间，撑块撑紧完全填满活动间隙，致使活动块与驱动块相对固定，当驱动块上下活动时活动块跟随其同步上下活动；此时摁压键帽，驱动块与活动块是同步活动的，因此摁压时会有轻微顿挫的敲击感，但是不会有咔咔作响的敲击声。

当撑块脱离活动块和驱动块之间时，活动块和驱动块之间活动间隙恢复，致使活动块相对驱动块可活动，此时驱动块与活动块是分离的，因此摁压时就会有明显的敲击感，且伴随有敲击声（与背景技术中青轴活动过程相同）。

二、通过控制十字轴的旋转，即可对撑块的活动进行控制，因此在键盘的键帽拔掉后，可以通过镊子等工具，对十字轴进行正反方向的旋转，使得撑块在进入活动间隙或离开活动间隙之间进行调整，调整方便快捷。

三、本发明中的开关帽（键帽）采用侧刻设计，字母图案位于开关帽的侧面，并且通过挡光板对彩灯的光照进行阻挡，使得朝向使用者一侧的透光部能够透出光线，而未朝向使用者一侧的透光部，则因为受到挡光板的阻挡，其照射区域内无光线，提高美观度。

方案2：一种轴体可调整的机械键盘，包括键盘底框和上述智能输入设备开关装置，所述智能输入设备开关装置为键盘轴体开关。

与现有技术相比，采用了上述技术方案2的轴体可调整的机械键盘，具有如下有益效果：

传统的键盘往往采用统一的轴体，即所有的按键均为青轴、红轴、黑轴、茶轴等。

而本发明中的轴体因为增设內撑装置，可以通过內撑装置，使得轴体的敲击手感和敲击声音在青轴和茶轴（或红轴）之间进行转化。用户完全可以根据自身需要，将特定的若干键位设置为重敲击感状态，而其余键位则是提升敲击舒适度，换为轻微敲击感状态。即同一把键盘上有多种轴体状态，且用户还可以根据自身需要对键盘轴体状态的分布位置进行调整。

附图说明

图1为本发明实施例1中智能输入设备开关装置应用于机械键盘的使用示意图。

图2为实施例1中智能输入设备开关装置的结构示意图。

图3为实施例1中开关帽的结构示意图。

图4为实施例1中智能输入设备开关装置的拆分结构示意图。

图5为实施例1中智能输入设备开关装置的结构示意图（撑块脱离活动间隙）。

图6为实施例1中智能输入设备开关装置的结构示意图（撑块进入活动间隙）。

图7为实施例1中內撑装置的结构示意图。

图8为实施例1中联动机构的结构示意图。

图9为实施例1中联动机构的结构示意图。

图10为实施例1的联动机构中推块推动撑块的活动示意图。

图11为实施例2中智能输入设备开关装置的结构示意图。

图12为实施例3中智能输入设备开关装置的拆分示意图（圆型键帽）。

图13为专利US4467160中低位开关的结构示意图。

图14为专利US4467160中低位开关的拆分示意图。

图15为专利US4467160中低位开关的活动示意图。

图16为专利US4467160中低位开关的活动示意图。

附图标记：11、上盖；12、下盖；2、开关帽/键帽；20、帽轴；21、透光部；22、挡光板；23、防转轴；24、防转孔；3、触发片；31、动片；32、静片；4、活动块；40、临界槽；41、挤压斜面；5、驱动块；50、提升杆；51、提升块；52、限位壁；53、滑动槽；54、开槽；6、十字柱；60、轴芯；7、撑块；70、受压面；71、限位凸起；72、摆动球；720、活动杆；73、活动槽；74、扇形槽；8、推块；80、滚球槽；81、挤压面；90、紧定螺栓；91、紧定通孔；92、垫片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

实施例1：

如图1至10所示的轴体可调整的机械键盘，键盘底框和键盘轴体开关。

轴体开关包括轴体a和键帽2，轴体a包括上盖11、下盖12、触发片3、活动块4、驱动块5、十字柱6、彩灯13和內撑装置，驱动块5包括提升杆50和提升块51，活动块4套设于提升杆50外侧，驱动块5下表面和提升块51上表面之间形成供活动块4活动的活动间隙，驱动块5和十字柱6分体设置，十字柱6具有轴芯60，弹簧套在轴芯60外部，十字柱6相对驱动块5可旋转，撑块7的厚度与活动块4和驱动块5之间的最大间距相同，十字柱6连接至联动机构，十字柱6旋转可带动撑块7进入或离开活动块4和驱动块5之间。

內撑装置包括撑块7和联动机构，提升杆50上开设有滑动槽53，滑动槽53用于撑块7滑动，联动机构包括推块8和摆动球72，推块8固定于轴芯60上，推块8与十字柱6同步旋转。

键帽2包括帽轴20、多个挡光板22和多个透光部21，帽轴20可拆卸的固定于十字柱6上，透光部21位于键帽2的侧面，透光部21和挡光板22之间形成照射区域，照射区域对准彩灯13，挡光板22用于阻挡相邻的照射区域之间灯光照射。

如图2所示，键帽2为四棱台型，透光部21位于键帽2相邻的两个侧面，挡光板22内侧和帽轴20连接，挡光板22外侧连接至键帽2的侧棱，两个透光部21之间的夹角为90°，且十字柱6的旋转角度也同样为90°。当键帽2开始旋转到位后，透光部21对准彩灯13，另一个未对准彩灯13的透光部21则受到挡光板22的遮挡，未有光线透出，极大的提高键盘的美观度，降低彩灯的散射光线。

挡光板22外侧最低部位211与键帽2最底部连接，最大限度降低彩灯13的光线找到另一个照射区域的侧壁上，使得转到侧面的透光部22无法接收到任何光线，转到侧面的透光部22无任何光线，而朝向使用者一侧的透光部22则是亮度较高。

推块8包括挤压面81和滚球槽80，挤压面81为半径渐变的曲面，推块8随十字柱6旋转时，挤压面81与撑块7接触点至十字柱6旋转轴心的距离产生变化，滚球槽80位于挤压面81上，摆动球72位于撑块7同滚球槽80的接触位置上，摆动球72嵌入至滚球槽80内。

在本实施例中，通过挤压面81配合受压面70，使得推块8的旋转可以挤压撑块7尾部，从而让撑块7进入到活动块4与驱动块5之间的活动间隙内。同时再采用滚球槽80配合摆动球72，使得推块8的旋转可以牵拉摆动球72，进而将撑块7从活动间隙内脱出。

滚球槽80在此处起到的作用主要有两点，挤压推动撑块7向前移动并保持撑块7贴合在推块8的挤压面81上，同时在推块8反转时，通过滚球槽80将摆动球72沿着滚球槽80牵拉回来，撑块7的末尾在往复移动过程中一直保持贴合挤压面81。

撑块7设有受压面70，受压面70为弧形表面，推块8的及压面81为弧形面，弧形面之际的相互挤压，难以形成结构性的破坏，可有效延长使用寿命。

如图7所示，滑动槽53外设有限制撑块7在滑动槽53内活动的限位壁52，限位壁52可以对撑块7的移动进行限位，避免撑块7在在推动挤压时产生歪斜，限位壁52开设有用于推块8的挤压面81通过的开槽54，推块8在旋转时可以透过开槽54挤压到撑块7尾部的受压面70。

如图8所示，撑块7设有用于摆动球72摆动的扇形槽74，摆动球72包括活动杆720，摆动球72在扇形槽74内沿活动杆720摆动。摆动球72可以在扇形槽74任意摆动，以适应推块8上滚球槽80对于摆动球72牵拉活动，使得撑块7在离开活动间隙时，移动时更为顺滑。

由于推块8上的滚球槽80受加工精度影响，难以保证滚球槽80在牵拉摆动球72时，在牵拉时存在一定的位移偏差，因此在扇形槽74内还设有活动槽73，活动杆720置于活动槽73中，当产生磕碰或偏差时，可以通过活动杆720在活动槽73的移动量对偏差进行弥补，避免摆动球72卡住。

撑块7还设有限位凸起71，当撑块7脱离活动间隙后，限位凸起71卡在滑动槽53外端，避免撑块7过度移动。

基于本实施例中的机械键盘，本实施例还公开了一种机械键盘上轴体的切换调整方法，其步骤如下：

1）初始状态下，键帽2顺时针转动到最大时，键帽2带动十字柱6上的轴芯60带动推块8旋转至图10中（1）的水平状态，推块8近距端抵在撑块7的末尾，撑块7未进入至驱动块5和活动块4之间，活动块4具有足够的自由活动空间。

2）当键帽2逆时针转动到最大时，十字柱6上的轴芯60带动推块8由图10中（1）、（2）、（3）最终达到（4）的竖直状态，推块8的挤压面81透过开槽54抵靠在受压面70上，撑块7沿着滑动槽53朝向外侧移动，最终推块8远距端抵在撑块7的末尾，撑块7进入至驱动块5和活动块4之间，撑块7完全填充活动间隙，致使活动块4被压紧在提升块51和撑块7之间，活动块4的运动与驱动块5同步，此时摁压智能输入设备开关装置，轴体产生的敲击感和敲击声均较低。

3）由步骤2状态，开始顺时针旋转键帽2，键帽2带动十字柱6上的轴芯60带动推块8顺时针旋转，由图10中（4）、（3）、（2）最终达到（1）的水平状态，推块8的滚球槽80牵拉摆动球72，摆动球72的活动杆720从活动槽73的最内侧跑到最外侧，同时牵拉过程中，摆动球72在扇形槽74的范围内摆动，以适应牵拉时的角度变化，最终使得撑块7脱离活动间隙，活动块4又可以自由活动，此时摁压智能输入设备开关装置，轴体产生的敲击感和敲击声均较明显。

实施例2：

如图11所示，本实施例是以实施例1作为基础，并在键帽2下方固定防转轴23，轴体a的上盖11和下盖12设有防转孔24，防转孔24位置与防转轴23相对应。

正常使用状态下，键帽2未按压时，防转轴23插入至防转孔24内，防转轴23和防转孔24可以对键帽2进行限位，避免键帽2意外碰触而旋转。

因此，在调整轴体a的状态时，需要将键帽2整个取下，才能对十字轴6进行旋转。

实施例3：

如图12所示，在本实施例中，键帽2呈圆台型，圆台型的键帽2有点在于：圆台型的键帽2之间留有足够的间隙，该间隙允许圆形键帽2沿其轴心旋转，而不会影响到其他键帽，当需要对十字轴6进行旋转调整轴体状态时，直接旋转键帽2就可以将轴体进行调整，调整更为方便快捷。

而实施例1和2中的方台型键帽，由于受到其他方形键帽2的阻挡，需要先将键帽取下，才能旋转十字轴6，各有利弊。

以上所述是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能输入设备开关装置，包括轴体(a)和开关帽(2)，轴体(a)包括上盖(11)、下盖(12)、触发片(3)、活动块(4)、驱动块(5)、彩灯(13)和十字柱(6)，驱动块(5)包括提升杆(50)和提升块(51)，活动块(4)套设于提升杆(50)外侧，驱动块(5)下表面和提升块(51)上表面之间形成供活动块(4)活动的活动间隙，其特征在于：还包括內撑装置，所述驱动块(5)和十字柱(6)分体设置，十字柱(6)相对驱动块(5)可旋转，內撑装置包括撑块(7)和联动机构，

所述撑块(7)的厚度与活动块(4)和驱动块(5)之间的最大间距相同，十字柱(6)连接至联动机构，十字柱(6)旋转可带动撑块(7)进入或离开活动块(4)和驱动块(5)之间；

开关帽(2)包括帽轴(20)、多个挡光板(22)和多个透光部(21)，帽轴(20)可拆卸的固定于十字柱(6)上，透光部(21)位于开关帽(2)的侧面，透光部(21)和挡光板(22)之间形成照射区域，照射区域对准彩灯(13)，挡光板(22)用于阻挡相邻的照射区域之间灯光照射。

2.根据权利要求1所述的智能输入设备开关装置，其特征在于：十字柱(6)具有轴芯(60)，提升杆(50)上开设有滑动槽(53)，滑动槽(53)用于撑块(7)滑动，联动机构包括推块(8)和摆动球(72)，推块(8)固定于轴芯(60)上，推块(8)与十字柱(6)同步旋转，

推块(8)包括挤压面(81)和滚球槽(80)，挤压面(81)为半径渐变的曲面，推块(8)随十字柱(6)旋转时，挤压面(81)与撑块(7)接触点至十字柱(6)旋转轴心的距离产生变化，滚球槽(80)位于挤压面(81)上，摆动球(72)位于撑块(7)同滚球槽(80)的接触位置上，摆动球(72)嵌入至滚球槽(80)内；

当十字柱(6)正转时，推块(8)同步正转，挤压面(81)挤压撑块(7)，使撑块(7)在滑动槽(53)内朝向活动块(4)和驱动块(5)之间的活动间隙移动；

当十字柱(6)反转时，推块(8)同步翻转，滚球槽(80)牵拉摆动球(72)并使摆动球(72)在滚球槽(80)内移动，摆动球(72)带着撑块(7)从活动间隙内脱离。

3.根据权利要求2所述的智能输入设备开关装置，其特征在于：所述开关帽(2)为四棱柱型或四棱台型，透光部(21)位于开关帽(2)相邻的两个侧面，所述挡光板(22)内侧和帽轴(20)连接，挡光板(22)外侧连接至开关帽(2)的侧棱，所述挡光板(22)外侧最低部位(211)与开关帽(2)最底部连接。

4.根据权利要求2所述的智能输入设备开关装置，其特征在于：所示开关帽(2)呈圆柱形或圆台型。

5.根据权利要求2-5任意一项所述的智能输入设备开关装置，其特征在于：开关帽(2)固定有防转轴(23)，轴体(a)的上盖(11)和下盖(12)设有防转孔(24)，防转孔(24)位置与防转轴(23)相对应，当开关帽(2)固定在轴体(a)上方时，所述防转轴(23)插入至防转孔(24)内。

6.根据权利要求2所述的智能输入设备开关装置，其特征在于：所述滑动槽(53)外设有限制撑块(7)在滑动槽(53)内活动的限位壁(52)，所述限位壁(52)开设有用于推块(8)的挤压面(81)通过的开槽(54)。

7.根据权利要求2所述的智能输入设备开关装置，其特征在于：所述撑块(7)设有受压面(70)，受压面(70)为弧形表面。

8.根据权利要求2所述的智能输入设备开关装置，其特征在于：所述撑块(7)设有用于摆动球(72)摆动的扇形槽(74)，所述摆动球(72)包括活动杆(720)，摆动球(72)在扇形槽(74)内沿活动杆(720)摆动。

9.根据权利要求9所述的智能输入设备开关装置，其特征在于：所述扇形槽(74)内还设有活动槽(73)，活动杆(720)置于活动槽(73)中。

10.一种轴体可调整的机械键盘，包括键盘底框，其特征在于：还包括权利要求1-9任意一项所述的智能输入设备开关装置，所述智能输入设备开关装置为键盘轴体开关，开关帽(2)为键帽。

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