CN114694997A - 用于机械键盘的改进滑块结构 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及用于机械键盘的改进滑块结构。一种用于键盘的滑块结构，包括：壳体；设置在壳体中的可下压致动器；以及有腔轨道，该有腔轨道被配置成接纳平衡杆结构，该平衡杆结构可操作以提供结构支撑，该结构支撑抵抗耦接至框架的键帽随着施加在键帽的顶表面上的任意点处的力而倾斜。当可下压致动器被下压时，可下压致动器可操作以推动平衡杆结构，使得平衡杆结构在有腔轨道内旋转。框架和可下压致动器由刚性材料组成，并且有腔轨道由顺应性材料组成，该顺应性材料使由平衡杆结构在有腔轨道内的旋转引起的声音减弱。

Description

用于机械键盘的改进滑块结构
技术领域
本公开内容涉及用于机械键盘的改进滑块结构。
背景技术
键盘是一个多世纪以来一直用于手动数据输入(例如，打字)的典型 输入设备，并且仍然是在当代计算系统例如台式电脑、膝上型电脑、智能 设备等中仍使用的主要输入设备。键盘通常使用机械键，这些机械键多年 来在质量和使用寿命方面都得到了许多改进。键盘通常包括键开关和耦接 至键开关的键帽，使得当键开关被下压超过阈值距离时生成数据(例如， 字母数字字符)。
键开关可以包括剪刀型、蝶型、圆顶型等，并且可以适于当键被下压 时提供机械反馈以实现特定的用户偏好的操作。例如，一些键可以被配置 成感觉“有弹性”、“咔嗒”、“柔软”等，以适应许多不同的用途(例如， 游戏、办公用途等)和偏好。此外，键盘实质上更加坚固，其中一些键结 构(例如机械的/电流的)在失效之前具有数百万次点击的操作寿命，并 且一些类型的键结构(例如非接触式光学键结构)能够具有更长的寿命。
键盘功能也得到了极大的改进，具有更好的操作功能(例如，功能键、 宏、触敏键、可编程键等)、改进的用户体验(例如，单独的键照明)和 人体工程学的改进(例如，拆分键盘、键盘旋转等)，等等。尽管有这些 许改进，但是机械键盘仍然相对嘈杂，这在某些环境(例如，办公室、图 书馆、视频会议等)中可能是个问题。这方面需要更多的改进。
应当注意，除非本文另有说明，否则本节中描述的材料不是本申请中 权利要求的现有技术，并且不能通过包含在本节中而被承认为现有技术。
发明内容
在某些实施方式中，一种键盘包括键架和耦接至键架的键结构，该键 结构包括：键帽，该键帽具有顶表面和与顶表面相对的底表面；可下压键 开关，该可下压键开关耦接至键帽的底表面；具有第一轨道的可下压第一 滑块，该第一滑块耦接至键帽的底表面；以及具有第二轨道的可下压第二 滑块，该第二滑块耦接至键帽的底表面。在一些方面，第一滑块和第二滑 块中的每一个可以包括由刚性材料(例如，聚甲醛(“POM”))组成的第 一部分和由顺应性材料(例如，橡胶)组成的第二部分。该键结构还可以 包括平衡杆结构，该平衡杆结构包括：第一端，该第一端耦接至第一滑块 并且被配置成当键结构被下压或释放时在第一轨道内旋转；以及第二端， 该第二端耦接至第二滑块并且被配置成当键结构被下压或释放时在第二 轨道内旋转。平衡杆结构可以被配置成提供结构支撑，该结构支撑当键结构响应于施加在键帽的顶表面上的任意点处的力而被压下时防止键帽倾 斜。当键结构被完全压下时，键帽可能冲击第一滑块和第二滑块中的每一 个的第二部分的底部区域。顺应性材料吸收来自冲击的能量，使得由键帽 与底部区域的冲击引起的第一声音(例如，键“咔嗒”声)被减弱。
在一些情况下，第一轨道是第一滑块的第二部分的中间区域，其中， 第二轨道是第二滑块的第二部分的中间区域，并且顺应性材料使由平衡杆 结构在第一轨道和第二轨道内的旋转引起的声音减弱。可下压键开关的偏 置机构可以提供被配置成使键帽和平衡杆结构从下压状态返回到未按压 状态的恢复力，其中，当平衡杆结构从下压状态返回到未按压状态时，平 衡杆结构冲击第一滑块和第二滑块的第二部分的上部区域，并且当平衡杆结构从下压状态返回到未按压状态时，顺应性材料使由平衡杆结构对第一 滑块和第二滑块的第二部分的上部区域的冲击引起的声音减弱。在一些方 面，键开关在键帽下方居中，第一滑块被定位在键帽的第一端处，并且第 二滑块被定位在键帽的第二端处，第一滑块和第二滑块与键开关基本等距 (例如樱桃式(Cherry)键开关)。在一些实现方式中，第一滑块和第二 滑块的第一部分和第二部分经由双注射成型工艺(dual shot injection moldingprocess)、3D打印工艺或其他合适的方法形成。在一些情况下， 润滑剂(例如，润滑脂)可以设置在第一轨道和第二轨道中以进一步降低 平衡杆当其在轨道内移动(例如，旋转、滑动等)时的摩擦。在一些方面， 可以使用可以降低摩擦和振动噪声的任何合适的润滑脂或润滑剂，并且可 以包括具有附加材料(例如，
Figure BDA0003233986930000021
)的复合物以提高耐化学性。
在一些实施方式中，一种用于键盘的键结构包括：键帽，该键帽具有 顶表面和与顶表面相对的底表面；具有第一轨道的可下压第一滑块，其中， 该第一滑块耦接至键帽的底表面；具有第二轨道的可下压第二滑块，其中， 该第二滑块耦接至键帽的底表面，并且第一滑块和第二滑块中的每一个包 括由刚性材料(例如，POM)组成的第一部分和由顺应性材料(例如橡胶) 组成的第二部分。该键结构还可以包括平衡杆结构，该平衡杆结构包括： 第一端，该第一端耦接至第一滑块并且被配置成当键结构被下压或释放时 在第一轨道内旋转；以及第二端，该第二端耦接至第二滑块并且被配置成 当键结构被下压或释放时在第二轨道内旋转。平衡杆结构可以被配置成提 供结构支撑，该结构支撑当键结构响应于施加在键帽的顶表面上的任意点 处的力而被压下时防止键帽倾斜。当键结构被完全压下时，键帽冲击第一 滑块和第二滑块中的每一个的第二部分的底部区域，并且顺应性材料吸收 来自冲击的能量，使得键帽与底部区域的冲击引起的第一声音被减弱。
在一些方面，第一轨道是第一滑块的第二部分的中间区域，第二轨道 是第二滑块的第二部分的中间区域，并且顺应性材料使由平衡杆结构在第 一轨道和第二轨道内的运动(例如，旋转、滑动等)引起的声音减弱。在 一些情况下，耦接至键帽的可下压键开关的偏置机构提供被配置成使键帽 和平衡杆结构从下压状态返回到未按压状态的恢复力，其中，当平衡杆结 构从下压状态返回到未按压状态时，平衡杆结构冲击第一滑块和第二滑块 的第二部分的上部区域，并且当平衡杆结构从下压状态返回到未按压状态 时，顺应性材料使由平衡杆结构对第一滑块和第二滑块的第二部分的上部 区域的冲击引起的声音减弱。
在另外的实施方式中，一种用于键盘的滑块结构包括：框架；设置在 框架中的可下压致动器；以及有腔轨道，该有腔轨道被配置成接纳平衡杆 结构，该平衡杆结构可操作以提供结构支撑，该支撑结构抵抗耦接至框架 的键帽随着施加在键帽的顶表面上的任意点处的力而倾斜。当可下压致动 器被下压时，可下压致动器可操作以推动平衡杆结构，致使平衡杆结构在 有腔轨道内旋转，其中，框架和可下压致动器由刚性材料(例如，POM) 组成并且有腔轨道由顺应性材料(例如，橡胶)组成，所述顺应性材料使 由平衡杆结构在有腔轨道内的旋转引起的声音减弱。在一些方面，当可下 压致动器被完全压下时，键帽冲击由顺应性材料组成的基部结构，并且基 部结构的顺应性材料吸收来自冲击的能量，使得由键帽与基部结构的冲击 引起的声音被减弱。在一些方面，耦接至键帽的可下压键开关的偏置机构 提供被配置成使键帽和平衡杆结构从下压状态返回到未按压状态的恢复 力，其中，当平衡杆结构从下压状态返回到未按压状态时，平衡杆结构冲 击有腔轨道的区域，并且其中，当平衡杆结构从下压状态返回到未按压状 态时，顺应性材料使由平衡杆结构对有腔轨道的区域的冲击引起的声音减 弱。
已经采用的术语和表达被用作描述而非限制性的术语，并且在使用这 样的术语和表达时无意排除所示和描述的特征或其部分的任何等同内容。 然而，认识到，在所要求保护的系统和方法的范围内各种修改是可能的。 因此，应当理解，尽管本系统和方法已经通过示例和可选特征具体公开， 但是本领域技术人员应当认识到本文公开的构思的修改和变型，并且这样 的修改和变型被认为在如由所附权利要求书限定的系统和方法的范围内。
本概要不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨 在单独使用以确定所要求保护的主题的范围。应当通过参照本公开内容的 整个说明书的适当部分、任何附图或所有附图以及每项权利要求来理解本 主题。
将在说明书、权利要求书和附图中更详细地描述前述内容以及其他特 征和示例。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，上面描述的各种实施方式的特征以及 本发明的某些实施方式的其他特征和优点将更明显，在附图中：
图1示出了计算机系统的示例，该计算机系统可以包括多种主计算设 备和计算机外围设备中的任一种，包括可以被配置成包括本文描述的各种 发明构思的方面的外围设备；
图2示出了根据某些实施方式的用于操作输入设备的系统的简化框 图；
图3是根据某些实施方式的用于操作计算设备的系统的简化框图；
图4A示出了根据某些实施方式的包含改进的平衡杆结构的键结构；
图4B示出了根据某些实施方式的滑块结构的放大截面；
图5A至图5C分别示出了根据某些实施方式的滑块结构的近视图、 半透明图和截面图；
图6A至图6C示出了根据某些实施方式的当将键从初始未按压状态 按压到完全压下状态时的操作中的滑块结构；
图7A示出了根据某些实施方式的滑块结构的截面图；
图7B和图7C示出了根据某些实施方式的滑块结构的侧视图的简化 截面，以示出在键结构的操作期间平衡杆可以如何冲击轨道的不同部分；
图8是示出常规空格键和使用本发明的方面的新颖空格键的按键的 噪声分布的图表；
图9A是示出针对具有不同类型的平衡杆结构和标准型键开关的标准 键和扩展长度键在音频频谱上的按键噪声水平的图表；以及
图9B是示出针对具有不同类型的平衡杆结构和静音型键开关的标准 键和扩展长度键在音频频谱上的按键噪声水平的图表。
在整个附图中，应当注意，相似的附图标记通常用来描绘相同或类似 的元件、特征和结构。
具体实施方式
根据某些实施方式，本公开内容的方面一般地涉及输入设备，并且更 具体地涉及具有机械键盘的计算机外围设备。
在以下描述中，描述了键盘系统和机械键结构的各种示例。出于说明 的目的，阐述了具体配置和细节以提供对实施方式的透彻理解。然而，对 于本领域技术人员将明显的是，可以在没有公开每个细节的情况下实践或 实施某些实施方式。此外，可以省略或简化公知的特征以防止对本文描述 的新颖特征的任何混淆。
以下高级概要旨在提供对附图中描绘的和在下面提供的相应描述中 提出的一些新颖创新的基本理解。本发明的方面涉及操作以降低机械噪声 例如当用户按压机械键盘上的键时通常听到的可听见的“咔嗒声”的机械 键盘和相应的键结构。典型字母数字键盘中标准尺寸的键(例如“asdf” 键)的可听见的咔嗒声主要是由于键开关引起的。许多现代键盘采用樱桃 式键开关，所述樱桃式键开关具有行业标准的性能特性，例如优选的力分布(例如，按键的“感觉”)和操作寿命。一些现代键开关是具有显著降 低的机械声音分布(例如，咔嗒噪声)的“静音”键开关。然而，尽管键 开关声音分布有这些改进，但是较大的键(例如，空格键、转换键、大写 锁定、上档键、控制、换挡、回车、退格键等)会采用用于键稳定性的其 他机械部件，这些机械部件对键噪声有显著影响并且通常比键开关噪声 大。
在诸如空格键的大的机械键中，平衡杆结构可以用来为键提供结构支 撑，以防止键在键帽的一端或另一端被按压时倾斜(例如，像跷跷板一样)。 结构支撑可以包括两个滑块结构，所述两个滑块结构在内部轨道中支撑平 衡杆，使得当键被下压时平衡杆能够在轨道内旋转并上下移动。这样的键 结构的架构布置的示例在图4A至图4B中示出。当键被下压时，平衡杆 在轨道内的运动以及各种结构对表面的冲击都可以显著地影响键噪声。
在某些实施方式中，滑块结构可以被制造成包括由用于结构支撑的刚 性材料(例如聚甲醛(POM))组成的部分以及由顺应性材料(例如橡胶) 组成以在出现这些有问题的噪声源的位置处吸收冲击并使声音减弱的部 分。本发明的方面涉及降低在滑块结构中的三个位置处引起的噪声，这可 以致使实质上更安静的键。键噪声的第一来源通常由键帽冲击底表面引 起，该底表面可以是键架、PCB或其他基部结构。在一些实施方式中，滑 块结构可以包括由顺应性材料组成的基部结构，所述顺应性材料被定向成 使得当键被压下时键帽冲击基部结构而不是冲击不同的较硬表面(例如， 键架、PCB)。基部结构的顺应性材料可以显著地使冲击噪声减弱并降低 整体键噪声，如下面关于图4A至图7C进一步描述的。
键噪声的另一来源可能由平衡杆在滑块结构的轨道内部移动和旋转 引起，这影响轨道内部的各个点。在一些实施方式中，轨道可以由顺应性 材料组成，这可以使与平衡杆在轨道中的移动和旋转相关联的声音减弱， 如下面关于图4A至图7C进一步描述的。
键噪声的第三来源可能由键回弹到其未下压状态引起。在键回弹时， 当平衡杆结构从下压状态返回到未按压状态时，平衡杆结构可能会冲击有 腔轨道的区域。如果冲击位置包括顺应性材料，则与该冲击相关联的噪声 可以显著地降低，如下面关于图4A至图7C进一步描述的。因此，可以 通过在发生冲击、摩擦、旋转或其他机械接触的位置处包含顺应性材料来 显著降低利用平衡杆架构的键结构中的最大噪声的典型来源。在所有三个 位置中都包含顺应性材料的实施方式可以致使具有平衡杆架构的大的键 (例如，空格键、转换键、退格键、上档键等)的键噪声比标准键中的键 噪声减弱得更多，如下面关于图8至图9B的图表进一步描述的。
本文描述的新颖概念(例如，键结构)通常被描述和描绘为用于计算 机键盘中，然而如本领域普通技术人员在受益于本公开内容的情况下将理 解的，这些新颖概念可以应用于包含平衡杆键结构的任何输入设备。在一 些情况下，滑块结构可以使用双注射成型工艺(例如，第一注射用于刚性 材料，第二注射用于顺应性材料)、使用3D打印方法等来制造。在一些情 况下，可以使用其他材料来进一步改进(降低)按键的噪声特性，包括在 有腔轨道中添加润滑脂，或针对平衡杆或其涂层使用非金属材料以用于降 低摩擦和/或冲击(例如，刚性塑料、平衡杆上的橡胶/塑料套筒等)。
应当理解，提出了该高级概要以向读者提供对本公开内容的一些新颖 方面的基本理解以及对随后的细节的引导。该高级概要决不限制在整个具 体实施方式中描述的各种实施方式的范围，并且上面引用的每个图将在下 面更详细地并且在它们的适当范围中被进一步描述。
图1示出了计算机系统100的示例，该计算机系统100可以包括多种 主计算设备和计算机外围设备中的任一种，包括可以被配置成包括本文描 述的各种发明构思的方面的外围设备(例如，键盘、计算机鼠标等)。计 算机系统100示出了操作主计算设备(示出为台式计算机)110的用户105 和通信地耦接至主计算设备100的多个计算机外围设备，所述多个计算机 外围设备包括显示设备120、计算机鼠标130和键盘140，并且计算机系 统100可以包括任何其他合适的计算机外围设备。
尽管主计算设备被示出为台式计算机，但是也可以使用其他类型的主 计算设备，包括游戏系统、膝上型计算机、机顶盒、娱乐系统、平板或“平 板电话”计算机、独立头戴式显示器(HMD)或者任何其他合适的主计 算设备(例如，智能电话、智能可穿戴设备、物联网(IoT)设备等)。在 一些情况下，可以使用多个主计算设备并且一个或更多个计算机外围设备 可以通信地耦接至一个、一些或所有主计算设备(例如，计算机键盘可以 耦接至多个主计算设备)。主计算设备在本文中还可以被称为“主计算机”、 “主设备”、“计算设备”、“计算机”等，并且可以包括被配置成存储计算 机代码例如驱动程序软件、固件等的机器可读介质(未示出)，其中计算 机代码可以能够由主计算设备的一个或更多个处理器执行以例如经由一 个或更多个计算机外围设备来控制主计算设备的方面。
典型的计算机外围设备可以包括任何合适的输入设备、输出设备或输 入/输出设备，包括那些示出的(例如，计算机键盘)和未示出的(例如， 游戏控制器、HMD等)、AR/VR控制器、CAD控制器、操纵杆、模拟移 位器、触控笔设备或可以用来例如将模拟输入转换为数字信号以用于计算 机处理的其他合适的设备。通过示例的方式，计算机外围设备(例如，键盘140)可以被配置成提供用于输入检测(例如，字母数字输入、旋钮/ 轮移动等)、输出功能(例如，LED控制、触觉反馈、显示器等)或者可 以由计算机外围设备提供的任何无数的其他特征的控制信号，如本领域普 通技术人员在受益于本公开内容的情况下将理解的。
计算机外围设备可以被称为“输入设备”、“外围输入设备”、“外围设 备”、“计算机输入设备”、“用户接口设备”、“控制设备”、“输入单元”等。 本文描述的大多数实施方式通常涉及计算机外围设备140，然而应当理解， 计算机外围设备可以是可以适于利用本文所描述和设想的新颖实施方式 的任何合适的输入/输出(I/O)设备(例如，用户接口设备、控制设备、 输入单元等)，例如包含某些材料(例如，顺应性橡胶)以使按键噪声(例 如，键帽冲击、平衡杆滑动和/或冲击等)减弱的用于键稳定性的平衡杆 和滑块的实现方式，如下面至少关于图4A至图9B进一步描述的。
用于操作输入设备的典型系统实施方式
图2示出了根据某些实施方式的用于操作输入设备140的系统200的 简化框图。系统200可以包括处理器210、存储器块220、电力管理块230、 通信块240、输入检测块250和输出控制块260。系统块220至260中的 每一个可以与处理器210进行电通信。系统200还可以包括未示出或未描 述的附加系统以防止混淆本文描述的新颖特征。系统块220至260(也称为“模块”)可以被实现为单独的模块，或者替选地，可以在单个模块中 实现多于一个的系统块。在本文描述的上下文中，系统200可以被并入包 含本文描述的新颖键结构例如下面关于图4A至图9B描述的那些新颖键 结构的任何计算机外围设备中。
在某些实施方式中，处理器210可以包括一个或更多个微处理器并且 可以被配置成控制系统200的操作。替选地或另外地，处理器210可以包 括具有支持硬件和/或固件(例如，存储器、可编程I/O等)和/或软件的 一个或更多个微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)等，如本领域 普通技术人员将理解的。处理器210可以控制计算机外围设备140(例如， 系统块220至260)的操作的一些或所有方面。替选地或另外地，系统块 220至260中的一些可以包括附加的专用处理器，该附加的专用处理器可 以与处理器210结合工作。例如，MCU、μC、DSP等可以被配置在系统 200的其他系统块中。通信块240可以包括本地处理器，例如以控制与计 算机110的通信的方面(例如，经由蓝牙、蓝牙LE、RF、IR、硬线、ZigBee、 Z-Wave、Logitech Unifying或其他通信协议)。处理器210可以位于外围 设备的本地(例如，包含在其中)、可以位于外围设备的外部(例如，诸 如通过对应的主计算设备的板外处理)或者它们的组合。在一些实现方式 中，图3的处理器302可以与处理器210结合工作以执行整个本公开内容 中描述的各种计算机外围设备功能中的一些或全部。在一些实施方式中，多个处理器可以实现系统200中增加的性能特性(例如，速度和带宽)， 然而多个处理器不是必需的，也不一定与本文描述的实施方式的新颖性密 切相关。本领域普通技术人员将理解可能的许多变型、修改和替选实施方 式。
根据某些实施方式，存储器块220可以包括数据存储子系统。存储子 系统可以存储将由处理器(例如，在处理器210中)执行的一个或更多个 软件程序。应当理解，“软件”可以指当由处理单元(例如，处理器、处 理设备等)执行时使系统200执行软件程序的某些操作的指令序列。指令 可以被存储为驻留在只读存储器(ROM)中的固件和/或存储在介质存储 装置中的可以被读入存储器中以由处理设备处理的应用。软件可以被实现 为单个程序或独立程序的集合，并且可以存储在非易失性存储装置中并在 程序执行期间全部或部分复制到易失性工作存储器(例如，随机存取存储 器)。处理设备可以从存储子系统检索要执行的程序指令，以执行本文描 述的各种操作(例如，键盘键功能的软件控制编程等)。
电力管理块230可以被配置成管理电力分配、再充电、电力效率、触 觉电机电力控制等。在一些实施方式中，电力管理系统230可以包括电池 (未示出)、用于电池的基于通用串行总线(USB)的再充电系统(未示 出)和电力管理设备(例如，电压调节器——未示出)以及系统200内的 用于向各个子系统(例如，通信块240等)提供电力的电力网。在某些实 施方式中，由电力管理块230提供的功能可以并入处理器210中。替选地， 一些实施方式可以不包括专用电力管理块。例如，电力管理块230的功能 方面可以被另一个块(例如，处理器210)包含或与其组合。电源可以是 可更换电池、可再充电储能设备(例如超级电容器、锂聚合物电池、镍氢 电池、镍镉电池)或有线电力供应。再充电系统可以是附加的线缆(专用 于再充电目的)，或者其可以使用USB连接为电池再充电。
根据某些实施方式，通信块240可以被配置成实现与相应主计算设备 (例如，110)或者其他设备和/或外围设备的无线通信。通信块240可以 被配置成提供射频(RF)、
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罗技专有通信协议(例如Unifying、 Gaming Light Speed等)、红外线(IR)、
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Z-Wave或其他合适的 通信技术以与其他计算设备和/或外围设备进行通信。系统200可以可选 地包括到相应主计算设备的硬线连接。例如，计算机外围设备140可以被配置成接收USB、
Figure BDA0003233986930000093
或其他通用类型的线缆，以实 现与相应主计算设备或其他外部设备的双向电子通信。一些实施方式可以 利用不同类型的线缆或连接协议标准来建立与其他实体的硬线通信。在一 些方面，通信端口(例如，USB)、电源端口等可以被视为本文描述的其 他块(例如，输入检测模块250等)的一部分。在一些方面，通信块240 可以向主计算设备发送由处理器210生成的报告(例如，HID数据、流或 聚合数据等)。在一些情况下，报告可以仅由处理器生成、与处理器结合 生成或者由系统200中的其他实体生成。通信块240可以包含一个或更多 个天线、振荡器等，并且可以在任何合适的频带(例如，2.4Ghz)等上操 作。本领域普通技术人员在受益于本公开内容的情况下将理解本公开内容 的许多修改、变型和替选实施方式。
输入检测块250可以控制对与计算机外围设备140上的输入元件(也 称为“输入构件”)的用户交互的检测。如本领域普通技术人员在受益于 本公开内容的情况下将理解的，输入检测块250可以检测来自键(例如， 字母数字键、功能键或其他类型键)、运动传感器、按钮、滚轮、滚动轮、 轨迹球、触摸板(例如，一维和/或二维触敏触摸板)、点击轮、拨号盘、键盘、麦克风、触敏GUI、基于图像传感器的检测例如姿势检测(例如经 由网络摄像头)、基于音频的检测例如语音输入(例如经由麦克风)等的 用户输入。替选地，输入检测块250的功能可以被处理器210包含或者与 处理器210组合。
在一些实施方式中，输入检测块250可以检测输入设备140上的一个 或更多个触敏表面上的触摸或触摸姿势。输入检测块250可以包括一个或 更多个触敏表面或触摸传感器。触摸传感器通常包括适用于检测信号例如 直接接触、电磁场或静电场或电磁辐射束的感测元件。触摸传感器通常可 以检测所接收到的信号的变化、信号的存在或信号的缺失。触摸传感器可 以包括用于发射检测到的信号的源，或者该信号可以由辅助源产生。触摸传感器可以被配置成检测距参考区或点一定距离(例如，<5mm)处的物 体的存在、与参考区或点的接触或它们的组合。输入设备140的某些实施 方式可以或可以不利用触摸检测能力或触摸感测能力。
输入检测块250可以包括触摸和/或接近度感测能力。触摸/接近度传 感器类型的一些示例可以包括但不限于电阻传感器(例如，基于标准气隙 4线、基于取决于压力(FSR)、内插FSR具有不同电特性的碳载塑料等)、 电容传感器(例如，表面电容、自电容、互电容等)、光学传感器(例如， 红外光栅矩阵、与可以测量光路的飞行时间的光电探测器耦接的基于激光 的二极管等)、声学传感器(例如，与麦克风耦接以检测与触摸点相关的 波传播模式的改变的压电蜂鸣器等)等。
输出控制块260可以被配置成控制输入设备140例如多个视觉输出元 件(例如，LED、LCD)、显示器、音频输出(例如，扬声器)、触觉输出 系统等的一些输出功能。本领域普通技术人员在受益于本公开内容的情况 下将理解本公开内容的许多修改、变型和替选实施方式。
尽管某些系统可能没有明确讨论，但是它们应该被视为系统200的一 部分，如本领域普通技术人员将理解的。例如，系统200可以包括总线系 统，以向系统200中的不同系统传输电力和/或数据和从系统200中的不 同系统传输电力和/或数据。应当理解，系统200是说明性的并且许多变 型和修改是可能的，如本领域普通技术人员将理解的。系统200可以包括 此处未具体描述的其他功能或能力(例如，移动电话、全球定位系统 (GPS)、一个或更多个摄像装置、用于连接外部设备或附件的各种连接 端口等)。虽然参考特定块(例如，输入检测块250)来描述系统200，但 是应当理解，这些块为理解本发明的某些实施方式而限定，并不旨在暗示 实施方式限于组成部分的特定物理布置。各个块不需要对应于物理上不同 的部件。块可以被配置成例如通过对处理器进行编程或提供适当的过程来 执行各种操作，并且取决于如何获得初始配置，各种块可以是或可以不是 可重新配置的。某些实施方式可以在包括使用电路和软件的任意组合实现 的电子设备的各种装置中实现。此外，系统200的方面和/或部分可以根 据设计告知的与其他子系统组合或由其他子系统操作。例如，电力管理块 230和/或通信块240可以与处理器210集成而不是用作单独的实体。
本发明的实施方式可以在包括使用电路和软件的任意组合实现的电 子设备(例如，外围设备)的各种装置中实现。此外，系统200的方面和 /或部分可以根据设计需要与其他子系统组合或由其他子系统操作。例如， 输入检测模块250和/或存储器220可以在处理器210内操作而不是用作 单独的实体。另外，本文描述的发明构思也可以应用于任何外围设备。此 外，系统200可以应用于在本文的实施方式中描述的任何计算机外围设 备，无论是明确地、引用地或默示地描述的计算机外围设备(例如，本领 域普通技术人员已知可应用于特定的计算机外围设备)。前述实施方式不 旨在限制并且本领域普通技术人员在受益于本公开内容的情况下将理解 无数的应用和可能性。
用于操作主计算设备的系统
图3是根据某些实施方式的用于操作计算设备的系统300的简化框 图。系统300可以实现将使用电子存储装置或处理的上面所描述的一些或 所有功能、行为和/或能力以及未明确描述的其他功能、行为或能力。系 统300包括处理子系统(处理器)302、存储子系统306、用户接口314、 316和通信接口312。系统300还可以包括其他部件(未明确示出)，例如电池、电力控制器以及可操作以提供各种增强能力的其他部件。在各种实 施方式中，系统300可以在主计算设备例如台式机110或膝上型计算机、 移动设备(例如，平板计算机、智能电话、移动电话)、可穿戴设备、介 质设备等中实现，在某些实现方式中可以在外围设备(例如，键盘等)中 实现。
处理器302可以包括MCU、微处理器、专用集成电路(ASIC)、数 字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备 (PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微 处理器或者被设计成执行整个本公开内容中描述的功能或者方法、功能的 组合等的电子单元。
存储子系统306可以使用本地存储介质和/或可移动存储介质例如使 用磁盘、闪存(例如，安全数字卡、通用串行总线闪存驱动器)或任何其 他非暂态存储介质、或者介质的组合来实现，并且可以包括易失性和/或 非易失性存储介质。本地存储装置可以包括存储器子系统308，该存储器 子系统308包括随机存取存储器(RAM)318例如动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)、同步动态RAM(例如，DDR)或电池备份RAM或 者只读存储器(ROM)320或者可以包括一个或更多个代码模块的文件存 储子系统310。在一些实施方式中，存储子系统306可以存储要由处理子 系统302执行的一个或更多个应用和/或操作系统程序，所述一个或更多 个应用和/或操作系统程序包括用于实现将使用计算机执行的上面所描述 的一些或所有操作的程序。例如，存储子系统306可以存储用于实现本文 描述的一个或更多个方法步骤的一个或更多个代码模块。
固件和/或软件实现方式可以利用模块(例如，过程、功能等)来实 现。有形地体现指令的机器可读介质可以用于实现本文描述的方法。代码 模块(例如，存储在存储器中的指令)可以在处理器内或处理器外部实现。 如本文所使用的，术语“存储器”是指长期、短期、易失性、非易失性类 型或其他存储介质，并且不限于任何特定类型的存储器或任何特定数目的 存储器或任何特定类型的其上存储有存储器的介质。
此外，术语“存储介质”或“存储设备”可以表示用于存储数据的一 个或更多个存储器，包括只读存储器(ROM)、RAM、磁RAM、磁芯存 储器、磁盘存储介质、光存储介质、闪存设备和/或用于存储信息的其他 机器可读介质。术语“机器可读介质”包括但不限于便携式或固定存储设 备、光存储设备、无线信道和/或能够存储指令和/或数据的各种其他存储 介质。
此外，实施方式可以通过硬件、软件、脚本语言、固件、中间件、微 代码、硬件描述语言和/或它们的任意组合来实现。当以软件、固件、中 间件、脚本语言和/或微代码实现时，用于执行任务的程序代码或代码段 可以存储在机器可读介质例如存储介质中。代码段(例如，代码模块)或 机器可执行指令可以表示过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、脚本、类或指令、数据结构和/或程序语句的组合。代码段 可以通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数和/或存储器内容而耦 接至另一个代码段或硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可以通过适 当的手段——包括内存共享、消息传递、令牌传递、网络传输等——来传 递、转发或传输。这些对软件、固件、存储介质等的描述适用于系统200 和300以及本公开内容的广泛范围内的任何其他实现方式。在一些实施方 式中，本发明的方面(例如，表面分类)可以由存储在存储子系统306中、 存储在输入设备140的存储器220中或两者中的软件来执行。本领域普通 技术人员在受益于本公开内容的情况下将理解本公开内容的许多修改、变 型和替选实施方式。
整个本公开内容中描述的技术、块、步骤和手段的实现方式可以以各 种方式来完成。例如，这些技术、块、步骤和手段可以以硬件、软件或它 们的组合实现。对于硬件实现方式，处理单元可以在一个或更多个ASIC、 DSP、DSPD、PLD、FPGA、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被 设计成执行上面所描述的功能的其他电子单元和/或它们的组合内实现。
每个代码模块可以包括包含在计算机可读介质上的引导计算设备110 的处理器执行相应的动作的指令(代码)集。指令可以被配置成按顺序、 并行(例如在不同的处理线程下)或以它们的组合运行。在通用计算机系 统上加载代码模块之后，通用计算机转变为专用计算机系统。
包含本文描述的各种特征的计算机程序(例如，在一个或更多个代码 模块中)可以被编码并存储在各种计算机可读存储介质上。利用程序代码 编码的计算机可读介质可以与兼容的电子设备一起打包，或者程序代码可 以与电子设备分开提供(例如，经由因特网下载或作为单独打包的计算机 可读存储介质)。存储子系统306还可以存储对使用通信接口312建立网 络连接有用的信息。
计算机系统300可以包括用户接口输入设备314元件(例如，膝上型 电脑的键盘、触摸板、触摸屏、滚轮、点击轮、拨号盘、按钮、开关、小 键盘、麦克风等)、以及用户接口输出设备316(例如，视频屏幕、指示 灯、扬声器、耳机插孔、虚拟或增强现实显示器等)、以及支持电子设备 (例如，数模转换器或模数转换器、信号处理器等)。用户可以操作用户 接口314的输入设备来调用系统300的功能，并且可以经由用户接口316 的输出设备查看和/或听到来自系统300的输出。
处理子系统302可以实现为一个或更多个处理器(例如，集成电路、 一个或更多个单核或多核微处理器、微控制器、中央处理单元、图形处理 单元等)。在操作中，处理子系统302可以控制系统300的操作。在一些 实施方式中，处理子系统302可以响应于程序代码而执行各种程序并且可 以维护多个同时执行的程序或进程。在给定时间，要执行的一些或全部程 序代码可以驻留在处理子系统302和/或存储介质例如存储子系统304中。 通过编程，处理子系统302可以为系统300提供各种功能。处理子系统 302还可以执行其他程序来控制系统300的其他功能，所述其他程序包括 可以存储在存储子系统304中的程序。
通信接口(也称为网络接口)312可以为系统300提供语音和/或数据 通信能力。在一些实施方式中，通信接口312可以包括用于访问无线数据 网络(例如，Wi-Fi网络；3G、4G/LTE等)的射频(RF)收发器部件、 移动通信技术、用于短距离无线通信的部件(例如，使用蓝牙通信标准、 NFC等)、其他部件、或者技术的组合。在一些实施方式中，除了无线接 口或替代无线接口，通信接口312可以提供有线连接(例如，通用串行总 线(USB)、以太网、通用异步接收器/发送器等)。通信接口312可以使用 硬件(例如，驱动器电路、天线、调制器/解调器、编码器/解码器和其他 模拟和/或数字信号处理电路)和软件部件的组合来实现。在一些实施方 式中，通信接口312可以同时支持多个通信信道。
用户接口输入设备314可以包括任何合适的计算机外围设备(例如， 键盘、计算机鼠标、游戏控制器、遥控器、触控笔设备等)，如本领域普 通技术人员在受益于本公开内容的情况下将理解的。用户接口输出设备 316可以包括显示设备(例如，监视器、电视、投影设备等)、音频设备(例如，扬声器、麦克风)、触觉设备等。注意，用户接口输入设备和用 户接口输出设备被示出为作为集成系统的系统300的一部分。在一些情况 下，例如在膝上型计算机中，这可以是当键盘和输入元件以及显示元件和 输出元件集成在同一主计算设备上时的情况。在一些情况下，输入设备和 输出设备可以与系统300分开，如图1所示。本领域普通技术人员在受益 于本公开内容的情况下将理解本公开内容的许多修改、变型和替代实施方 式。
应当理解，系统300是说明性的并且变型和修改是可能的。主计算设 备可以具有未具体描述的各种功能(例如，经由蜂窝电话网络的语音通信) 并且可以包括适合于这样的功能的部件。虽然系统300是参照特定块来描 述的，但是应当理解，这些块是为了便于描述而定义的，并不旨在暗示组 成部分的特定物理布置。例如，处理子系统302、存储子系统306、用户 接口314、316和通信接口312可以在一个设备中或分布在多个设备中。 此外，块不需要对应于物理上不同的部件。块可以被配置成例如通过对处 理器进行编程或提供适当的控制电路来执行各种操作，并且取决于如何获 得初始配置，各种块可以是或可以不是可重新配置的。本发明的实施方式 可以在包括使用电路和软件的组合实现的电子设备的各种装置中实现。可 以使用系统300来实现本文描述的主计算设备甚至外围设备。
用于机械键盘的降噪平衡杆设计
本发明的方面涉及操作以降低机械噪声例如当用户按压机械键盘上 的键时通常听到的可听见的“咔嗒声”的机械键盘和相应的键结构。如上 面所描述的，典型字母数字键盘中标准尺寸的键的可听见的咔嗒声主要是 由于键开关引起的。较大的键(例如，空格键、转换键、大写锁定、上档 键、控制、换挡、回车、退格键等)由于它们的用于键稳定性的附加的其 他机械部件——包括滑块结构和平衡杆结构——而受到增加的噪声分布， 这些附加的其他机械部件对键噪声有显著影响并且通常比键开关噪声大。
在诸如空格键的大的机械键中，平衡杆结构可以用来为键提供结构支 撑，以防止键在键帽的一端或另一端被按压时倾斜(例如，像跷跷板一样)。 结构支撑可以包括两个滑块结构，所述两个滑块结构在内部有腔轨道中支 撑平衡杆，使得当键被下压时平衡杆能够在轨道内运动(例如，旋转、滑 动、移动)。当键被下压时，平衡杆在轨道内的运动以及各种结构对各种 表面的冲击都可以显著地影响键噪声。
在某些实施方式中，滑块结构可以被制造成包括由用于结构支撑的刚 性材料组成的部分以及由顺应性材料(例如橡胶)组成以在出现这些有问 题的噪声源的位置处吸收冲击并使声音减弱的部分。刚性材料可以是本领 域普通技术人员在受益于本公开内容的情况下将理解的任何合适的材料， 包括但不限于聚甲醛(POM)、具有玻璃纤维的聚碳酸酯(PC)、具有玻 璃纤维的丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、尼龙聚酰胺、聚醚醚酮(peek) 以及具有类似材料特性的材料。顺应性材料可以是本领域普通技术人员在 受益于本公开内容的情况下将理解的任何合适的材料，包括但不限于橡 胶、硅树脂、聚氨酯(PU)、热塑性弹性体(TPE)、热塑性橡胶(TPR)、 液态硅橡胶(LSR)或具有类似材料特性的材料。尽管在本公开内容中不 必再次重复这些合适的顺应性材料和刚性材料，但是应当理解，这些刚性 材料或顺应性材料中的任意一种可以应用于本文提出的任何新颖实施方 式。
本发明的方面涉及降低在滑块结构中的三个位置处引起的噪声，这可 以致使实质上更安静的键。键噪声的第一来源通常由键帽冲击底表面引 起，该底表面可以是键架、PCB或其他基部结构。在一些实施方式中，滑 块结构可以包括由顺应性材料组成的基部结构，所述顺应性材料被定向成 使得当键被压下时键帽冲击基部结构而不是冲击不同的较硬表面(例如， 键架、PCB)。基部结构的顺应性材料可以显著地使冲击噪声减弱并降低 整体键噪声。
键噪声的另一来源可能由平衡杆在滑块结构的轨道内部移动和旋转 引起，这影响轨道内部的各个点。在一些实施方式中，轨道可以由顺应性 材料组成，这可以使与平衡杆在轨道中的移动和旋转相关联的声音减弱。 键噪声的第三来源可能由键回弹到其未下压状态引起。当键回弹时，当平 衡杆结构从下压状态返回到未下压状态时，平衡杆结构可能会冲击有腔轨 道的区域。如果冲击位置包括顺应性材料，则与该冲击相关联的噪声可以显著地降低。这些构思在下面至少关于图4A至图9B被进一步描述。
图4A示出了根据某些实施方式的包含改进的平衡杆结构的键结构 400。键结构400耦接至印刷电路板(PCB)405(其可以电接地)，并且 包括键帽410、第一滑块结构(“第一滑块”)420、第二滑块结构(“第二 滑块”)430、平衡杆结构(“平衡杆”)440和键开关450。键开关450可 以是任何合适的键开关结构，例如樱桃式键开关等，并且键开关450耦接 至键帽410的底侧。键开关450通常被配置在键帽410的中心处，使得键 帽410是平衡的。第一滑块420和第二滑块430通常被配置在键帽结构的 端部(例如，通常沿键帽与键开关纵向等距的偏差小于10％)以对键帽结 构提供平衡支撑并且以防止当用户在偏离中心的位置处按压键帽(例如， 施加垂直于键帽的顶表面的扭力)时键帽在一侧或另一侧倾斜，如本领域普通技术人员在受益于本公开内容的情况下将理解的。
图4B示出了根据某些实施方式的滑块结构420的放大截面。在一些 实施方式中，平衡杆440平行地横穿键帽410的长度，在每个端部处以约 90度角弯曲，并且进入每个滑块结构内的有腔轨道中。当键帽410被下 压和释放时，随着平衡杆结构的每个端部在滑块结构的轨道内部旋转和移 动，平衡杆结构以相应的方式上下移动，如下面关于图6A至图6C进一 步详细地示出和描述的。
图4B进一步示出了滑块结构的部分如何由不同材料组成以帮助使如 上面所表达的由按键引起的声音减弱。每个滑块结构的形成一些或所有有 腔轨道的一部分可以由软或顺应性材料455(例如，待填充的软材料类型) 组成，以吸收冲击、摩擦、旋转和平衡杆结构在轨道内部的其他摩擦运动。 这可以包括当键帽被下压时(例如，轨道的下部区域)或当键帽被释放时 (例如，轨道的上部区域)轨道内部的由平衡杆接触的区域。滑块结构还 可以包括当键帽被完全压下时键帽撞击的区域(图4B中未示出)中的软 材料，这可以使键噪声进一步减弱。滑块结构的不受平衡杆结构或键帽的 冲击、摩擦运动、接触等影响的部分可以由刚性材料或硬质材料460(例 如，待填充的刚性材料类型)组成，以提供架构强度和坚固性，因此滑块 结构作为整体不会在操作期间折曲、移位或以其他方式从其位置移动。
图5A至图5C分别示出了根据某些实施方式的滑块结构500的近视 图、半透明图和截面图。在图5A中，滑块结构500被配置成接收平衡杆 结构以支撑大的键(例如，空格键)，使得在键的任何部分上的按键都不 导致键在一侧或另一侧倾斜，倾斜可能产生不一致的致动和相应的控制信 号。在操作中，键帽(未示出)被按压，致使致动器510向下移动到图5B所示的位置(尽管一些实施方式可能具有更短的运动范围)。致动器510 在平衡杆上向下推，致使当键被按压时平衡杆旋转，同时仍保持键的平衡， 使得当键被下压和释放时它不会倾斜。平衡杆容纳在有腔轨道(在图5C 中可见以及在图6A至图6C中操作的情况下可更好地看见)中，该有腔 轨道包含在滑块结构500的主壳体505中。如上面所描述的，滑块结构和平衡杆结构操作以使键平衡，如本领域普通技术人员在受益于本公开内容 的情况下将理解的。本文提出的新颖性方面涉及滑块结构的下述区域，所 述这些区域可以由不同材料形成以使由按键引起的噪声(“咔嗒声”和与 键相关的噪声)减弱并且保持键支撑系统的结构完整性。致动器510和主 壳体505可以由刚性材料组成以向滑块结构提供结构支撑。
图5B示出了作为半透明的滑块结构的外部部分以示出包括容纳和支 撑平衡杆结构的端部的有腔轨道区域的内部特征。图5C示出了内部部分 的截面以使容纳平衡杆结构的端部的有腔轨道区段露出。图5A至图5C 还示出了有腔轨道、平衡杆着陆区域、平衡杆回弹区域或可能被平衡杆或 键帽冲击或受到平衡杆或键帽的滑动、旋转或其他摩擦接触影响的任何其 他区域可以如何由用于软接触点的软材料(以灰色示出)组成，所述用于 软接触点的软材料可以当键帽和相应的滑块结构被下压时在平衡杆移动 时吸收冲击并使与这些冲击或摩擦力相关联的噪声减弱。其他区域(以白 色斑点示出)可以提供结构完整性，如上面所描述的。滑块结构可以以任 何合适的方式——包括双注射成型工艺或3D打印工艺——来制造以生产 软材料和刚性材料，如本领域普通技术人员在受益于本公开内容的情况下 将理解的。
图6A至图6C示出了根据某些实施方式的当将键(例如，空格键) 从初始未按压状态按压到完全压下状态时的操作中的滑块结构600。在图 6A中，滑块结构600处于对应于当键(例如，空格键)未被按压时(例 如，没有向键帽施加压力，并且滑块结构以及对应的键结构处于静止状态) 的最顶部位置。如上面所描述的，平衡杆640横穿键的长度并在每个滑块结构处以约90度弯曲，形成拐角642，并且平衡杆的每个端部继续进入 每个滑块结构内的相应有腔轨道650。平衡杆640由滑块结构600的支架 644支撑，这使得当键和滑块结构被下压时平衡杆640能够在支架644处 旋转，这使得当滑块结构被下压时平衡杆640的端部沿弧形上下移动。返 回参照图6A，滑块结构600包括主体620(也称为壳体或底盘)，该主体 620通常由刚性材料(例如，待添加的刚性材料)形成并且可以被固定至 键架、PCB或者可以在操作期间将滑块结构固定到位的其他结构。滑块结 构的可下压部分相对于主体620上下滑动并且可以包括可下压致动器630 和轨道650。在操作中，当用户按压扩展键(例如，空格键)上的键帽时， 施加在键帽上的力被转移至可下压致动器630，使得整个滑块结构向下移动，包括容纳平衡杆结构的端部的有腔轨道650向下移动。参照图6A， 平衡杆结构640的端部被压靠在轨道650的上部区域652上。当用户向下 按压键帽时，滑块结构(致动器630和轨道650)向下移动，致使上部区 域652在平衡杆640上向下推动。这使得平衡杆640相对于拐角642和平 衡杆640的纵向横穿键帽的长度的其余部分以弧形向下旋转，这可能产生 各种冲击(例如，当滑块结构被下压/释放时滑杆在轨道650内嘎嘎作响、 当滑杆在操作期间在轨道650内滑动、旋转和移动时基于摩擦的噪声等)。 滑块结构可以继续被下压直到它触底，这可以是当它与主体620的底部、 键架、下面的PCB或者其他表面或特征接触的情况，如图6C所示。
如上面所描述的，键噪声的一个来源通常由键帽和/或滑块结构冲击 底表面引起。在一些实施方式中，滑块结构可以包括由顺应性材料组成的 基部结构，所述顺应性材料被定向成使得键帽当键被压下时冲击基部结构 而不是冲击不同的较硬表面(例如，键架、PCB)，如上面至少关于图5A 至图5C所描述的。基部结构的顺应性材料可以显著地使冲击噪声减弱并 降低整体键噪声。参照图6A至图6C，顺应性材料可以包括轨道650中和 轨道650周围的部分，包括上部区域652和底部区域654以及当键被下压 时(例如，平衡杆640冲击底部表面670)和当键被释放(例如，上部区 域652的回弹点660)并返回到初始未下压状态时受到冲击的附加区域。 因此，底部区域654中的顺应性材料可以允许滑块结构的“软着陆”，这 可以显著地使由“触底”状态(例如，键被完全压下)引起的任何噪声减 弱。在一些实施方式中，滑块结构被配置成使得它们在键开关之前触底。 在这样的情况下，可以降低或消除由键开关触底引起的冲击噪声，这是因 为键开关将不能够被下压到触底点。因此，具有新颖滑块结构和键开关的 一些扩展键结构(例如空格键、转换键等)可以比仅具有键开关的正常键 更安静，这是因为新颖滑块结构防止了键开关触底冲击，如下面关于图 9A至图9B所示和进一步描述的。
键噪声的第二来源可以由平衡杆在滑块结构的轨道内部移动、嘎嘎作 响、冲击、滑动、旋转等引起。在一些实施方式中，轨道本身可以由顺应 性材料组成，所述顺应性材料可以使与轨道中平衡杆的移动、嘎嘎作响、 冲击和旋转相关联的声音减弱。
键噪声的第三来源可以由键回弹到其未下压状态引起。当键回弹时， 当平衡杆结构从任何下压状态返回到未按压状态时，平衡杆结构可以冲击 有腔轨道的区域(例如，回弹点660处的上部区域652)。如果冲击位置 由顺应性材料组成以吸收冲击，则与这种冲击相关联的噪声可以显著地降 低。因此，可以通过在发生冲击、摩擦、旋转或其他机械接触的位置处包 含顺应性材料来显著地降低利用平衡杆架构的键结构中最大噪声的典型 来源。
图7A示出了根据某些实施方式的滑块结构的截面图。平衡杆结构740 可以被配置在轨道750内，如所示出的。轨道750可以由顺应性材料组成， 所述顺应性材料可以包括围绕平衡杆结构的整个有腔轨道750或其一部 分。图7B和图7C示出了滑块结构的侧视图的简化截面，以示出在键结 构的操作期间平衡杆可以如何冲击轨道的不同部分。在图7B中，当键被 下压时，平衡杆结构在轨道750内移动(例如，平衡杆结构750的端部可 以旋转、滑动、振动等)并且当键帽被充分地下压时，平衡杆结构可以冲 击底部区域754。除了在键被下压时平衡杆在轨道内移动时可能发生的任 何嘎嘎作响、摩擦滑动等以外，这种冲击还可能导致“咔嗒”声。在一些 实施方式中，轨道可以由顺应性材料组成以吸收冲击并降低在按键事件期 间可能在轨道中发生的摩擦。在图7C中，在键从下压状态释放时，平衡 杆结构在轨道750内移动(例如，平衡杆结构750的端部可以旋转、滑动、 振动等)并且冲击上部区域752。除了在键被释放时平衡杆在轨道内移动 时可能发生的任何嘎嘎作响、摩擦滑动等以外，这种冲击还可能导致“咔 嗒”声。
典型的非限制性实施方式
在一些实施方式中，一种键盘可以包括键架(例如，PCB 405)和耦 接至键架405的键结构400。键结构可以包括：键帽410，该键帽410具 有顶表面和与顶表面相对的底表面；可下压键开关450，该可下压键开关 450耦接至键帽的底表面；具有第一轨道的可下压第一滑块410，该第一 滑块耦接至键帽的底表面；以及具有第二轨道的可下压第二滑块420，该第二滑块耦接至键帽的底表面。在一些方面，第一滑块和第二滑块中的每 一个可以包括由刚性材料组成的第一部分和由顺应性材料组成的第二部 分。键盘可以包括平衡杆结构440，该平衡杆结构440包括：第一端，该 第一端耦接至第一滑块并且被配置成当键结构被下压或释放时在第一轨 道内移动(例如，旋转、滑动等)；以及第二端，该第二端耦接至第二滑 块并且被配置成当键结构被下压或释放时在第二轨道内旋转。平衡杆结构 可以被配置成提供结构支撑，该结构支撑在键结构响应于施加在键帽的顶 表面上的任意点处的力而被压下时防止键帽倾斜。当键结构被完全压下 时，键帽可能冲击第一滑块和第二滑块中的每一个的第二部分的底部区 域。顺应性材料吸收来自冲击的能量，使得键帽与底部区域的冲击引起的 第一声音被减弱。
在某些实施方式中，第一轨道是第一滑块的第二部分的中间区域，第 二轨道是第二滑块的第二部分的中间区域，并且顺应性材料使由平衡杆结 构在第一轨道和第二轨道内的运动(例如，旋转、滑动、移动等)引起的 声音减弱。在一些情况下，可以将润滑剂(例如润滑脂、油等)添加至轨 道以降低平衡杆在轨道内的运动的摩擦并且进一步使由平衡杆结构在第 一轨道和第二轨道内的运动引起的声音减弱。在一些方面，可下压键开关 (例如，樱桃式开关)的偏置机构(例如，弹簧)提供被配置成使键帽和 平衡杆结构从下压状态返回到未按压状态的恢复力。在这样的情况下，当 平衡杆结构从下压状态返回到未按压状态时，平衡杆结构可能冲击第一滑 块和第二滑块的第二部分的上部区域，并且当平衡杆结构从下压状态返回 到未按压状态时，顺应性材料使由平衡杆结构对第一滑块和第二滑块的第 二部分的上部区域的冲击引起的声音减弱。在一些方面，刚性材料可以是 聚甲醛(POM)或其他硬材料，并且顺应性材料可以是橡胶化合物或其他 柔韧材料。键开关通常在键帽下方居中，并且第一滑块和第二滑块在键帽 的相对端处定位并且与键开关基本等距。每个滑块的第一部分和第二部分 可以形成键结构，该键结构可以使用双注射成型工艺、3D打印工艺或其 他合适的制造方法来制造。
在另外的实施方式中，一种用于键盘的滑块结构包括：框架；设置在 框架中的可下压致动器；以及有腔轨道，该有腔轨道被配置成接纳平衡杆 结构，该平衡杆结构可操作以提供结构支撑，该支撑结构抵抗耦接至框架 的键帽随着施加在键帽的顶表面上的任意点处的力而倾斜。当可下压致动 器被下压时，可下压致动器可以可操作以推动平衡杆结构，致使平衡杆结 构在有腔轨道内旋转，其中，框架和可下压致动器由刚性材料(例如，POM) 组成并且有腔轨道由顺应性材料(例如，橡胶)组成，所述顺应性材料使 由平衡杆结构在有腔轨道内的旋转引起的声音减弱。在一些方面，当可下 压致动器被完全压下时，键帽冲击由顺应性材料组成的基部结构，并且基 部结构的顺应性材料吸收来自冲击的能量，使得由键帽与基部结构的冲击 引起的声音被减弱。在一些方面，耦接至键帽的可下压键开关的偏置机构 提供被配置成使键帽和平衡杆结构从下压状态返回到未按压状态的恢复力，其中，当平衡杆结构从下压状态返回到未按压状态时，平衡杆结构冲 击有腔轨道的区域，并且其中，当平衡杆结构从下压状态返回到未按压状 态时，顺应性材料使由平衡杆结构对有腔轨道的区域的冲击引起的声音减 弱。
利用新颖滑块结构的键结构的性能特性
以下图表示出了与本文描述的新颖滑块结构相关联的各种改进的性 能特性。滑块结构(例如，如图4A至图7C所示)可以显著地使通常与 利用平衡杆结构的键(例如，空格键、换挡、大写锁定、上档键、退格键、 回车等)相关联的键咔嗒噪声减弱。特别地，较高频率(例如，5kHz-10 kHz)可以被减弱最多，较高频率通常对用户来说是最显著的(相对于较 低频率，例如0kHz-5kHz)并且通常是最令人恼火和烦人的。通过使键 的“咔嗒声”减弱，特别是使在较高的音频频段中的键的“咔嗒声”减弱， 用户体验到该键比常规键结构更安静并且更优选。
图8是示出常规空格键和使用本发明的方面的新颖空格键的按键的 噪声分布的图表800。线810对应于典型计算机键盘的典型空格键在包括 0kHz-10kHz的音频频谱上的噪声特性，该音频频谱包括人类的典型的 实际的可听范围。如上面所描述的，噪声主要归因于与键盘中的按键相关 联的“咔嗒”声。线810示出噪声水平在较低频率(例如1kHz-5kHz) 下在30dB-40dB附近变化，并且在较高频率(例如，5kHz-10kHz) 下略微降低至约20dB-30dB。线820对应于使用如上面至少关于图4A 至图7C所描述的新颖滑块结构(例如，使用双注射橡胶支撑滑块结构) 的空格键的噪声特性。线820示出噪声水平在较低频率(例如，1kHz-5 kHz)下在30dB-40dB附近变化，并且在较高频率(例如，5kHz-10kHz) 下显著地降低至约10dB-15dB，这是用户发现在键的“咔嗒声”中最显 著的并且通常主要对应于滑块结构内部平衡杆的嘎嘎作响的音频频带的 显著改进。注意，在该操作中记录的背景噪声接近12dB时，该性能可能 更被欣赏(appreciated)。
图9A是示出针对具有不同类型的平衡杆结构和标准型键开关的标准 键和扩展长度键的在音频频谱(0kHz-10kHz)上的按键噪声水平的图表 900。图表900包括针对标准正常尺寸的键(例如，诸如键“a”、“s”、“d”、 “f”的方键)905、具有常规平衡杆结构的空格键910、具有常规平衡杆 结构且在其滑块结构的轨道中具有润滑脂的空格键920、具有新颖滑块结 构(例如，如图4A至图4B)的空格键930以及具有新颖滑块结构且在其 滑块结构的轨道中具有润滑脂的空格键940的按键噪声水平(由于“咔嗒 声”)。
正常尺寸的键不包括平衡杆结构并且其按键噪声的主要来源是标准 键开关。如线905所示，正常尺寸的键在音频频谱上的噪声水平分布在较 低频率(例如1kHz-5kHz)下在30dB-40dB附近变化，并且在较高频 率(例如5kHz-10kHz)下略微降低至约20dB-30dB。
如上面所描述的，常规空格键包括键开关和具有滑块结构的常规平衡 杆结构两者，这两者都导致按键噪声。如线910所示，常规空格键在音频 频谱上的噪声水平分布在较低频率(例如1kHz-5kHz)下在30dB-40dB 附近变化，并且在较高频率(例如5kHz-10kHz)下略微降低至约20dB -30dB。
向滑块结构中的有腔轨道添加润滑脂可以降低操作期间平衡杆在轨 道内的摩擦，这可以致使在按键期间降低的噪声。如线920所示，具有向 有腔轨道添加的润滑脂的常规空格键在音频频谱上的噪声水平分布在较 低频率(例如1kHz-2kHz)下在30dB-40dB附近变化，在中等范围频 率(例如4kHz-6kHz)下在20dB-30dB附近变化，并且在较高频率(例 如8kHz-10kHz)下显著地降低至约10dB-20dB。因此，向滑块结构 的轨道添加润滑脂可以显著地使按键噪声降低，特别是在用户倾向于比较 低频噪声更容易注意到的较高频率范围下更是如此。
本文描述的新颖滑块结构可以由至少两种材料组成，所述至少两种材 料包括：刚性材料(例如，POM)，所述刚性材料为滑块结构提供结构支 撑；以及顺应性材料(例如，橡胶)，所述顺应性材料用于吸收平衡杆在 滑块结构的轨道内的冲击和摩擦运动以及分别在按键事件和释放键事件 期间由平衡杆在轨道的底部和顶部上引起的冲击(例如，参见图4A至图 7C)，这可以显著地使与所述冲击和摩擦运动相关联的噪声减弱。滑块结 构可以经由双注射成型工艺、3D打印工艺或其他合适的制造方法利用刚 性材料和顺应性材料来制造。返回参照图9A，如线930所示，具有双注 射构造的新颖滑块结构的空格键在音频频谱上的噪声水平分布在较低频 率(例如1kHz-2kHz)下在15dB-45dB附近变化，在中等范围频率(例如4kHz-6kHz)下显著地降低至15dB-20dB，并且在较高频率(例如 8kHz-10kHz)下进一步降低至约10dB-20dB。
如线940所示，具有双注射构造和润滑脂的新颖滑块结构的空格键在 音频频谱上的噪声水平分布在较低频率(例如1kHz-2kHz)下在25dB- 35dB附近变化，在中等范围频率(例如4kHz-6kHz)下显著地降低至 15dB-20dB，并且在较高频率(例如8kHz-10kHz)下进一步显著地降 低至约2dB-10dB，这为5kHz以上最安静的。
图9B是示出针对具有不同类型的平衡杆结构和静音型键开关的标准 键和扩展长度键在音频频谱(0kHz-10kHz)上的按键噪声水平的图表950。静音型键开关产生显著地低于标准键开关的噪声。因此，由正常键 和扩展键产生的整体噪声较低，从而使键更安静。图表950包括针对标准 正常尺寸的键(例如，诸如键“a”、“s”、“d”、“f”的方键)955、具有常 规平衡杆结构的空格键960、具有常规平衡杆结构且在其滑块结构的轨道 中具有润滑脂的空格键970、具有新颖滑块结构(例如，如图4A至图4B) 的空格键980以及具有新颖滑块结构且在其滑块结构的轨道中具有润滑 脂的空格键990的按键噪声水平(由于“咔嗒声”)。
如线955所示，具有静音键开关的正常尺寸的键在音频频谱上的噪声 水平分布在较低频率(例如1kHz-5kHz)下在20dB-40dB附近变化， 在中等范围频率(例如4kHz-6kHz)下在10dB-20dB附近变化，并且 在较高频率(例如8kHz-10kHz)下显著地降低至约3dB-10dB。如线 960所示，具有静音键开关的常规空格键的噪声水平分布在较低频率(例 如1kHz-5kHz)下在30dB-35dB附近变化，在中等范围频率(例如4 kHz-6kHz)下在20dB-30dB，并且在较高频率(例如5kHz-10kHz) 下在约20dB-30dB处大致保持不变。如线970所示，具有向有腔轨道添 加的润滑脂的常规空格键在音频频谱上的噪声水平分布在较低频率(例如 1kHz-2kHz)下在30dB-40dB附近变化，在中等范围频率(例如4kHz -6kHz)下在20dB-30dB，并且在较高频率(例如8kHz-10kHz)下 显著地降低至约10dB-20dB。对于具有双注射构造的新颖滑块结构的空 格键，如线980所示，噪声水平在较低频率(例如1kHz-2kHz)下在25 dB-40dB附近变化，在中等范围频率(例如4kHz-6kHz)下显著地降 低至10dB-20dB，并且在较高频率(例如8kHz-10kHz)下进一步降 低至约5dB-15dB。
如线990所示，具有双注射构造和润滑脂的新颖滑块结构的空格键在 音频频谱上的噪声水平分布在较低频率(例如1kHz-2kHz)下在20dB- 45dB附近变化，在中等范围频率(例如4kHz-6kHz)下显著地降低至 8dB-20dB，并且在较高频率(例如8kHz-10kHz)下进一步显著地降 低至约2dB-10dB，这为5kHz以上最安静的。因此，对于采用新颖滑 块开关和平衡杆结构的实施方式，存在键噪声的高频分量(例如5kHz-10 kHz)的明显且实质性的降低，这在噪声减弱方面可以达到20dB以上， 并且在一些情况下，在向有腔轨道中添加润滑脂的情况下可以达到额外的 5dB-10dB。新颖滑块结构的使用可以产生显著的成本节省，这是因为在 扩展键中实现新颖滑块结构可以比相对昂贵的“静音”键开关显著地便宜， 却仍然可以在整体按键噪声方面产生显著的降低，如图9A所示。
本文阐述了许多具体细节以提供对所要求保护的主题的透彻理解。然 而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践所要 求保护的主题。在其他情况下，没有详细描述普通技术人员已知的方法、 装置或系统，以免混淆所要求保护的主题。所示出和描述的各种实施方式 仅作为示例被提供，以说明权利要求的各种特征。然而，关于任何给定实 施方式示出和描述的特征不一定限于相关联的实施方式，并且可以与示出 和描述的其他实施方式一起使用或组合。此外，权利要求不旨在受任何一 个示例实施方式的限制。
虽然已经关于本发明的具体实施方式详细地描述了本主题，但是应当 理解，本领域技术人员在获得对前述内容的理解之后可以容易地产生这样 的实施方式的变更、变型和等同内容。因此，应当理解，如本领域普通技 术人员将容易明显的，本公开内容是出于示例而非限制的目的而提出的， 并且不排除包括对本主题的这样的修改、变型和/或添加。实际上，本文 描述的方法和系统可以以各种其他形式来体现；此外，在不脱离本公开内 容的精神的情况下，可以对本文描述的方法和系统的形式进行各种省略、 替换和改变。所附权利要求及其等同内容旨在覆盖落入本公开内容的范围 和精神内的这样的形式或修改。
尽管本公开内容提供了某些示例实施方式和应用，但是对于本领域普 通技术人员明显的其他实施方式，包括不提供本文中阐述的所有特征和优 点的实施方式，也在本公开内容的范围内。因此，本公开内容的范围旨在 仅通过参照所附权利要求来限定。
除非另有特别说明，或者在上下文中按照所使用的以其他方式理解， 否则本文使用的条件语言例如除了别的以外“能够”、“可能”、“可以 (might)”、“可以(may)”、“例如”等通常旨在表达某些示例包括某些特 征、要素和/或步骤而其他示例不包括某些特征、要素和/或步骤。因此， 这样的条件语言通常并不旨在暗示：一个或更多个示例以任何方式需要特 征、要素和/或步骤，或者一个或更多个示例必须包括用于在有或没有作 者输入或提示的情况下决定这些特征、要素和/或步骤是否被包括在任何 特定示例中或者要在任何特定示例中被执行的逻辑。
术语“包括(comprising)”、“包括(including)”、“具有”等是同义 的并且以开放式方式包含地被使用，并且不排除另外的要素、特征、动作、 操作等。此外，术语“或”在其包含意义上被使用(而不是在其排他意义 上被使用)，使得当被使用时，例如为了连接要素的列表，术语“或”表 示列表中的要素中的一个、一些或全部。本文中“适于”或“被配置成” 的使用意味着开放和包含性的语言，其不排除适于或被配置成执行附加任 务或步骤的设备。另外地，“基于”的使用意味着开放和包含性，原因是 “基于”一个或更多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作可能 实际上基于除了所述的这些以外的附加条件或值。类似地，“至少部分地 基于”的使用意味着开放和包容性，原因是“至少部分地基于”一个或更多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作可能实际上基于除了所 述的这些之外的附加条件或值。本文中包括的标题、列表和编号仅是为了 便于说明而并不意味着进行限制。

Claims (20)

1.一种键盘，包括：
键架；以及
键结构，所述键结构耦接至所述键架，所述键结构包括：
键帽，所述键帽具有顶表面和与所述顶表面相对的底表面；
可下压键开关，所述可下压键开关耦接至所述键帽的所述底表面；
具有第一轨道的可下压第一滑块，所述第一滑块耦接至所述键帽的所述底表面；
具有第二轨道的可下压第二滑块，所述第二滑块耦接至所述键帽的所述底表面，
其中，所述第一滑块和所述第二滑块中的每一个包括：
第一部分，所述第一部分由刚性材料组成；以及
第二部分，所述第二部分由顺应性材料组成；以及
平衡杆结构，包括：
第一端，所述第一端耦接至所述第一滑块并且被配置成当所述键结构被下压或释放时在所述第一轨道内滑动和旋转；以及
第二端，所述第二端耦接至所述第二滑块并且被配置成当所述键结构被下压或释放时在所述第二轨道内滑动和旋转，
其中，所述平衡杆结构被配置成提供结构支撑，所述结构支撑在所述键结构响应于施加在所述键帽的所述顶表面上的任意点处的力而被压下时防止所述键帽倾斜，并且
其中，当所述键结构被完全压下时，所述键帽冲击所述第一滑块和所述第二滑块中的每一个的所述第二部分的底部区域，并且
其中，所述顺应性材料吸收来自所述冲击的能量，使得由所述键帽与所述底部区域的冲击引起的第一声音被减弱。
2.根据权利要求1所述的键盘，其中，所述第一轨道是所述第一滑块的所述第二部分的中间区域，其中，所述第二轨道是所述第二滑块的所述第二部分的中间区域，并且其中，所述顺应性材料使由所述平衡杆结构在所述第一轨道和所述第二轨道内的移动和旋转引起的声音减弱。
3.根据权利要求1所述的键盘，其中，所述可下压键开关的偏置机构提供被配置成使所述键帽和所述平衡杆结构从下压状态返回到未按压状态的恢复力，
其中，当所述平衡杆结构从所述下压状态返回到所述未按压状态时，所述平衡杆结构冲击所述第一滑块和所述第二滑块的所述第二部分的上部区域，并且
其中，当所述平衡杆结构从所述下压状态返回到所述未按压状态时，所述顺应性材料使由所述平衡杆结构对所述第一滑块和所述第二滑块的所述第二部分的所述上部区域的冲击引起的声音减弱。
4.根据权利要求1所述的键盘，其中，所述第一部分由聚甲醛(POM)组成。
5.根据权利要求1所述的键盘，其中，所述第二部分由橡胶化合物组成。
6.根据权利要求1所述的键盘，其中，所述键开关在所述键帽下方居中，
其中，所述第一滑块被定位在所述键帽的第一端处，以及
其中，所述第二滑块被定位在所述键帽的第二端处，所述第一滑块和所述第二滑块与所述键开关基本等距。
7.根据权利要求1所述的键盘，其中，所述键开关是樱桃型开关。
8.根据权利要求1所述的键盘，其中，所述第一滑块和所述第二滑块的所述第一部分和所述第二部分经由双注射成型工艺形成。
9.根据权利要求1所述的键盘，其中，所述第一滑块和所述第二滑块的所述第一部分和所述第二部分经由3D打印工艺形成。
10.根据权利要求1所述的键盘，还包括在所述第一轨道和所述第二轨道中的润滑剂。
11.一种用于键盘的键结构，所述键结构包括：
键帽，所述键帽具有顶表面和与所述顶表面相对的底表面；
具有第一轨道的可下压第一滑块，所述第一滑块耦接至所述键帽的所述底表面；
具有第二轨道的可下压第二滑块，所述第二滑块耦接至所述键帽的所述底表面，
其中，所述第一滑块和所述第二滑块中的每一个包括：
第一部分，所述第一部分由刚性材料组成；以及
第二部分，所述第二部分由顺应性材料组成；以及
平衡杆结构，包括：
第一端，所述第一端耦接至所述第一滑块并且被配置成当所述键结构被下压或释放时在所述第一轨道内旋转；
第二端，所述第二端耦接至所述第二滑块并且被配置成当所述键结构被下压或释放时在所述第二轨道内旋转，
其中，所述平衡杆结构被配置成提供结构支撑，所述结构支撑在所述键结构响应于施加在所述键帽的所述顶表面上的任意点处的力而被压下时防止所述键帽倾斜，并且
其中，当所述键结构被完全压下时，所述键帽冲击所述第一滑块和所述第二滑块中的每一个的所述第二部分的底部区域，并且
其中，所述顺应性材料吸收来自所述冲击的能量，使得由所述键帽与所述底部区域的冲击引起的第一声音被减弱。
12.根据权利要求11所述的键结构，其中，所述第一轨道是所述第一滑块的所述第二部分的中间区域，其中，所述第二轨道是所述第二滑块的所述第二部分的中间区域，并且其中，所述顺应性材料使由所述平衡杆结构在所述第一轨道和所述第二轨道内的旋转引起的声音减弱。
13.根据权利要求11所述的键结构，其中，耦接至所述键帽的可下压键开关的偏置机构提供被配置成使所述键帽和所述平衡杆结构从下压状态返回到未按压状态的恢复力，
其中，当所述平衡杆结构从所述下压状态返回到所述未按压状态时，所述平衡杆结构冲击所述第一滑块和所述第二滑块的所述第二部分的上部区域，并且
其中，当所述平衡杆结构从所述下压状态返回到所述未按压状态时，所述顺应性材料使由所述平衡杆结构对所述第一滑块和所述第二滑块的所述第二部分的所述上部区域的冲击引起的声音减弱。
14.根据权利要求11所述的键结构，其中，所述第一部分由POM组成。
15.根据权利要求11所述的键结构，其中，所述第二部分由橡胶化合物组成。
16.一种用于键盘的滑块结构，所述滑块结构包括：
壳体；
设置在所述壳体中的可下压致动器；以及
有腔轨道，所述有腔轨道被配置成接纳平衡杆结构，所述平衡杆结构能够操作以提供结构支撑，所述支撑结构抵抗耦接至框架的键帽随着施加在所述键帽的所述顶表面上的任意点处的力而倾斜，
其中，当所述可下压致动器被下压时，所述可下压致动器能够操作以推动所述平衡杆结构，使得所述平衡杆结构在所述有腔轨道内旋转，
其中，所述框架和所述可下压致动器由刚性材料组成，
其中，所述有腔轨道由顺应性材料组成，所述顺应性材料使由所述平衡杆结构在所述有腔轨道内的旋转引起的声音减弱。
17.根据权利要求16所述的滑块结构，其中，当所述可下压致动器被完全压下时，所述键帽冲击由所述顺应性材料组成的基部结构，并且
其中，所述基部结构的顺应性材料吸收来自所述冲击的能量，使得由所述键帽与所述基部结构的冲击引起的声音被减弱。
18.根据权利要求16所述的滑块结构，其中，耦接至所述键帽的可下压键开关的偏置机构提供被配置成使所述键帽和所述平衡杆结构从下压状态返回到未按压状态的恢复力，
其中，当所述平衡杆结构从所述下压状态返回到所述未按压状态时，所述平衡杆结构冲击所述有腔轨道的区域，并且
其中，当所述平衡杆结构从所述下压状态返回到所述未按压状态时，所述顺应性材料使由所述平衡杆结构对所述有腔轨道的所述区域的冲击引起的声音减弱。
19.根据权利要求16所述的滑块结构，其中，所述刚性材料是聚甲醛(POM)。
20.根据权利要求16所述的滑块结构，其中，所述顺应性材料是橡胶化合物。
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