CN204442328U - 空心霍尔轴键盘 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及输入装置的技术领域，提供了一种空心霍尔轴键盘，其包括表面设置有多个空心轴开关的PCB板，PCB板上设置有与每个空心轴开关分别对应的多个霍尔元件；每个空心轴开关均包括一壳体、用于按压且在受压时向下移动的开关轴以及用于驱动开关轴向上移动复位的弹性复位件，壳体内具有用于安装开关轴的容腔，开关轴的底部连接有在其向下移动时与对应的霍尔元件配合感应以形成信号输入的磁铁。与现有技术对比，本实用新型提供的空心霍尔轴键盘，键盘的使用寿命更长，工作稳定性更高，另外，由于键盘不需采用插件焊接方式制作，提高了键盘防尘和防水的能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及输入装置的技术领域，尤其是涉及一种空心霍尔轴键盘。
背景技术
机械键盘，是一种键盘的类型，从结构来说，机械键盘的每一颗按键都有一个单独的Switch(也就是开关)来控制闭合，这个开关也被称为“轴”，依照微动开关的分类，机械键盘可分为茶轴、青轴、白轴、黑轴以及红轴。正是由于每一个按键都由一个独立的微动组成，因此按键段落感较强，从而产生适于游戏娱乐的特殊手感，故而通常作为比较昂贵的高端游戏外设，亦是程序员的理想设备。
目前，现有的机械键盘包括电路板、安装在该电路板上的多个机械轴开关和连接在对应的机械轴开关上方的键帽，每个机械轴开关均包括相互连接的上盖和下盖以及设置在上盖和下盖内并能上下移动的开关轴。上盖和下盖内还设置有正极弹片和负极弹片，在电路板上于每个机械轴开关对应的位置均设置有与正极弹片的焊脚相焊接的正极线路焊点以及与负极弹片的焊脚相焊接的负极线路焊点。按压前，开关轴与正极弹片相抵顶，正极弹片的触点与负极弹片的触点未接触，电路板上的正极线路焊点与负极线路焊点处断开状态，键盘输入功能无法实现；按压时，正极弹片与开关轴避开相顶，正极弹片的触点与负极弹片的触点相接触，同时电路板上的正极线路焊点与负极线路焊点连通，键盘实现输入。松开按压，开关轴在弹簧受压回弹情况下，迅速回到最高点，处在原始静止状态。如此不断重复工作。
但是，现有的机械键盘存在以下缺陷：
1.现有的机械键盘主要通过每个机械轴开关内的正极弹片的触点与负极弹片的触点相碰触撞击和分离断开来分别实现连通和断开。两者的触点会因碰触撞击磨损，导致寿命大量衰减，造成工作性能不稳定；
2.当机械轴开关内部进水时，会使正极弹片与负极弹片短路，也会腐蚀两者的触点，导致触点接触不良，进而使功能不稳定；
3.当机械轴开关内部进飞尘或者其它杂物时，会使正极弹片的触点与负极弹片的触点相隔离，使两者的触点无法接触，从而失去电子功能连通；
4.由于每一个机械轴开关中的正极弹片的焊脚需与电路板上正极线路焊点焊接，负极弹片的焊脚需与电路板上负极线路焊点焊接，整个键盘具有上百个按键，由于电路板上的焊接位置过多，在实际生产中，很容易出现部分机械轴开关在焊脚的虚焊不良现象，只要有一两个焊点出现虚焊，整个键盘功能就损坏，这类键盘造价成本昂贵，因此严重浪费了资源，损害了消费者利益。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种空心霍尔轴键盘，旨在解决现有技术中，现有的机械键盘中，各机械轴开关内的弹片之间因触点长期碰触导致磨损，造成工作性能不稳定的缺陷。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种空心霍尔轴键盘，包括表面设置有多个空心轴开关的PCB板，所述PCB板上设置有与每个空心轴开关分别对应的多个霍尔元件；每个所述空心轴开关均包括一壳体、用于按压且在受压时向下移动的开关轴以及用于驱动所述开关轴向上移动复位的弹性复位件，所述壳体内具有用于安装所述开关轴的容腔，所述开关轴的底部连接有在其向下移动时与对应的所述霍尔元件配合感应以形成信号输入的磁铁。
进一步地，所述PCB板上设置有霍尔元件状态检测电路和主控电源电路，多个所述霍尔元件分别通过所述霍尔元件状态检测电路与所述主控电源电路电性连接。
进一步地，每个所述壳体均包括上盖和下盖，所述上盖与所述下盖之间围合形成所述容腔，所述开关轴的顶端由所述上盖的顶面伸出，所述开关轴的底部形成有一向下延伸的导柱，所述磁铁固定在所述导柱的底端面上，所述霍尔元件设置在所述磁铁的正下方并在所述开关轴移动至最底端时与所述磁铁的底面正对。
进一步地，每个所述壳体均包括上盖和下盖，所述上盖与所述下盖之间围合形成所述容腔，所述开关轴的顶端由所述上盖的顶面伸出，所述开关轴的底部形成有一向下延伸的导柱，所述导柱的侧壁底部开设有一安装槽，所述磁铁固定在所述安装槽内，所述霍尔元件设置所述磁铁的下方并在所述开关轴移动至最底端时与所述磁铁的外侧表面正对。
进一步地，所述PCB板上在每个所述开关轴的正下方对应位置均开设有防止所述开关轴撞击所述PCB板的避空结构。
进一步地，所述避空结构为开设在所述PCB板的通孔或盲孔。
进一步地，所述下盖上于该容腔内设置有弹片，所述弹片上靠近所述开关轴的一侧形成有凸起；所述开关轴的所述导柱上套设有滑块，所述滑块具有在所述开关轴上下相对移动时与所述凸起相抵接的斜壁结构，所述斜壁结构由所述滑块的一侧向外且向下延伸形成。
进一步地，所述下盖的底部中央且于该容腔内形成有向上凸起的圆形导台，所述圆形导台的顶面开设有供所述导柱的底端置入的贯通槽；所述弹性复位件为弹簧，所述弹簧一端卡接在所述圆形导台的外周，另一端套设于所述导柱的外周上。
进一步地，所述PCB板上还设置有LED光源，所述LED光源包括分别设置在每个所述空心轴开关下方的LED灯珠，每个所述上盖和每个所述下盖的一侧均开设供所述LED灯珠的光线透出的开口。
进一步地，所述磁铁为方形的钕硼体磁铁。
与现有技术对比，本实用新型提供的空心霍尔轴键盘，采用在开关轴的底部设置磁铁，并在PCB板上与每个开关轴下方对应的设置有与磁铁配合感应的霍尔元件，在开关轴下移时，磁铁与霍尔元件之间形成磁吸效应并接通霍尔元件，以实现信号输入。这样，避免了现有的机械轴内两个弹片之间的长期碰触后磨损导致性能不稳定的情形，键盘的使用寿命更长，工作稳定性更高，另外，由于键盘不需采用插件焊接方式制作，提高了键盘防尘和防水的能力。
附图说明
图1是本实用新型实施例一提供的空心霍尔轴键盘的分解示意图；
图2是本实用新型实施例一提供的空心霍尔轴键盘未被按压时的结构示意图；
图3是本实用新型实施例一提供的空心霍尔轴键盘被按压时的结构示意图；
图4是本实用新型实施例二提供的空心霍尔轴键盘的分解示意图；
图5是本实用新型实施例三提供的空心霍尔轴键盘的分解示意图；
图6是本实用新型实施例四提供的空心霍尔轴键盘的分解示意图；
图7是本实用新型实施例四提供的空心霍尔轴键盘未被按压时的结构示意图；
图8是本实用新型实施例四提供的空心霍尔轴键盘被按压时的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
以下结合具体附图对本实用新型的实现进行详细的描述。
实施例一
如图1至图3所示，本实用新型提供的空心霍尔轴键盘100，包括表面设置有多个空心轴开关1的PCB板2，PCB板2上在空心轴开关1的同一侧设置有与每个空心轴开关1分别对应的多个霍尔元件3，多个霍尔元件3通过SMT贴片方式与PCB板2一体制成。每个空心轴开关1均包括一壳体11、用于按压且在受压时向下移动(图2和图3中箭头所示方向；另外，在图7和图8中箭头所示方向亦为受压和开关轴12的移动方向)的开关轴12以及用于驱动开关轴12向上移动复位的弹性复位件13，壳体11内具有用于安装开关轴12的容腔110，开关轴12的底部连接有在其向下移动时与对应的霍尔元件3磁性感应以形成信号输入的磁铁4。
上述的空心霍尔轴键盘100，采用在开关轴12的底部设置磁铁4，并在PCB板2上与每个开关轴12下方对应的设置有与磁铁4配合感应的霍尔元件3，在开关轴12下移时，磁铁4与霍尔元件3之间形成磁吸效应并接通霍尔元件3，以实现信号输入。这样，避免了因现有的机械轴内两个弹片之间的长期碰触后磨损导致性能不稳定的情形，键盘的使用寿命更长，工作稳定性更高，另外，由于键盘不需采用插件焊接方式制作，提高了键盘防尘和防水的能力。
在本实施例中，参见图1至图3，空心霍尔轴键盘100，包括一PCB板2，其上布设有霍尔元件状态检测电路(图未示出)和主控电源电路(图未示出)。该PCB板2的一侧表面安装有多个空心轴开关1，每个空心轴开关1的底部安装有一个磁铁4，形状大致为方形，磁铁4可以是钕硼体磁铁。PCB板2上安装有空心轴开关1的一面采用SMT贴片方式与PCB板2一体有多个霍尔元件3，每个霍尔元件3和每个空心轴开关1一一对应。霍尔元件是一种基于霍尔效应 的磁传感器，霍尔元件可以是霍尔线性器件或者是霍尔开关器件，用以检测磁场及其变化。多个霍尔元件3通过SMT贴片工艺安装在PCB板2的表面，再通过流焊或浸焊等方法加以焊接组装，通过采用SMT贴片生产制造，避免插件焊脚过多(310多个焊脚)导致出现虚焊的情形，提高了良品率。空心轴开关1未按压时，空心轴开关1上的磁铁4与对应的霍尔元件3之间留有一定间距，随着空心轴开关1被按压，磁铁4的位置下移并与霍尔元件3之间形成磁吸效应使该霍尔元件3导通，霍尔元件3输出一个数字电压信号，霍尔元件状态检测电路检测到该处的霍尔元件3的电压输出后，在外接设备(图未示出)上形成一个信号输出。
多个空心轴开关1，分别安装在PCB板2的每霍尔元件3上方。每个空心轴开关1均包括一个壳体11、一个开关轴12和一个弹性复位件13。
在本实施例中，需要说明的是空心轴开关1为黑轴，黑轴的触发距离短，手指按下键帽即可快速反映。从图1至图3可以看出，壳体11包括相互连接的上盖111和下盖112，上盖111与下盖112之间围合形成容腔110。下盖112的底部四个边角可分别设置有支撑柱，在PCB板2上对应的开设有用于支撑柱的底端插入的安装孔(图未示出)，通过支撑柱将空心轴开关1安装在PCB板2上，磁铁4平方在PCB板2上并位于开关轴12的正下方，开关轴12与磁铁4之间形成行程间距。开关轴12，可上下相对移动地设置在该容腔110内，开关轴12在按压时能够受压向下移动，开关轴12的顶端由上盖111的顶面伸出，开关轴12的底部形成有一向下延伸的导柱121，磁铁4水平地固定在导柱121的底端部上。导柱121的底端为一平面，磁铁4的顶面通过强力胶粘结固定在该平面上(当然还可采用卡接方式、螺钉方式等一切现有的固定连接方式将磁铁4与导柱121固定)。在开关轴12移动至最底端时磁铁4的底面与对应的霍尔元件3表面正对设置，以在两者之间形成磁性感应配合。在下盖112的底部中央且于该容腔110内形成有向上凸起的圆形导台114，圆形导台114的顶面开设有供导柱121的底端置入的贯通槽，贯通槽的直径与导柱121的直径相匹 配。弹性复位件13为弹簧，弹簧的一端卡接在圆形导台114的外周，另一端套设于该导柱121的外周上，开关轴12受压时压紧弹簧使弹簧受压变形，在开关轴12松开后，弹簧迅速回弹以驱动开关轴12向上移动复位。
实施例二
以下结合附图4仅对与实施例一中的不同之处作详细说明。
如图4所示，在本实施例中，空心轴开关1为青轴或茶轴，青轴段落感且清脆，声音清楚酷似拨片开关，茶轴段落感较钝感。因此，开关轴12的导柱121上于该容腔110内套设有滑块14，滑块14在导柱121能够相对该导柱121上下滑动，滑块14的一侧向外且向下延伸形成有一斜壁结构141。下盖112上于该容腔110内设置有弹片15，弹片15上靠近开关轴12的一侧形成有凸起151，滑动在开关轴12上下相对移动时与凸起151相抵接，即在上下相对移动时能够顶压弹片15上的凸起151，形成机械手感。
实施例三
以下结合附图5仅对与前述实施例中的不同之处作详细说明。
如图5所示，在本实施例中，为了让键盘字体绚丽多彩，PCB板2上还设置有LED光源，LED光源包括分别设置在每个下盖112下方的LED灯珠5，LED灯珠5直接焊接在PCB板2上并与PCB板2电性连接，由PCB板2的电源电路进行供电，LED灯珠5可采用RGB LED灯珠5。每个上盖111的一侧和每个下盖112的一侧均开设供LED灯珠5的光线透出的开口115，键帽(图未示出)上的字体采用透光材料制成，LED灯珠5的光线能够由键帽的字体透出，形成绚丽多彩的颜色，以适应有需要的消费者。
实施例四
以下结合附图6至图8仅对与前述实施例中的不同之处作详细说明。
在本实施例中，每个壳体11均包括上盖111和下盖112，上盖111与下盖112之间围合形成容腔110，开关轴12的顶端由上盖111的顶面伸出，开关轴12的底部形成有一向下延伸的导柱121，导柱121的一侧底部开设有一安装槽122，磁铁4铅直地固定在安装槽122内，安装槽122为由导柱121的侧壁靠近底端的位置向导柱121的底端延伸(也可以是在导柱121的底端部沿该导柱121的轴线剖切一部分，或者沿与该轴线成一顶夹角的斜面剖切形成，仅需将霍尔元件3的表面与磁铁4的外表面进行正对设置)，磁铁4的内侧表面通过强力胶粘结固定在安装槽122的底面上(当然还可采用卡接方式、螺钉方式等一切现有的固定连接方式将磁铁4与导柱121固定)。霍尔元件3设置磁铁4的下方并在开关轴12移动至最底端时与磁铁4的外侧表面正对设置。
为了防止开关轴12行程过大而撞击PCB板2，PCB板2上在每个开关轴12的正下方对应位置均开设有防止开关轴12撞击PCB板2的避空结构21。在本实施例中，避空结构21为开设在PCB板2的通孔(当然，也可以是盲孔)，这样，开关轴12下移时，其底端穿过下盖112底面并与对应的霍尔元件3配合感应，同时在移动行程过大时，开关轴12的底端伸入对应的通孔内，以防止直接冲击PCB板2，导致PCB板2的功能损坏。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种空心霍尔轴键盘，其特征在于：包括表面设置有多个空心轴开关的PCB板，所述PCB板上设置有与每个空心轴开关分别对应的多个霍尔元件；每个所述空心轴开关均包括一壳体、用于按压且在受压时向下移动的开关轴以及用于驱动所述开关轴向上移动复位的弹性复位件，所述壳体内具有用于安装所述开关轴的容腔，所述开关轴的底部连接有在其向下移动时与对应的所述霍尔元件配合感应以形成信号输入的磁铁。
2.根据权利要求1所述的空心霍尔轴键盘，其特征在于：所述PCB板上设置有霍尔元件状态检测电路和主控电源电路，多个所述霍尔元件分别通过所述霍尔元件状态检测电路与所述主控电源电路电性连接。
3.根据权利要求1所述的空心霍尔轴键盘，其特征在于：每个所述壳体均包括上盖和下盖，所述上盖与所述下盖之间围合形成所述容腔，所述开关轴的顶端由所述上盖的顶面伸出，所述开关轴的底部形成有一向下延伸的导柱，所述磁铁固定在所述导柱的底端面上，所述霍尔元件设置在所述磁铁的正下方并在所述开关轴移动至最底端时与所述磁铁的底面正对。
4.根据权利要求1所述的空心霍尔轴键盘，其特征在于：每个所述壳体均包括上盖和下盖，所述上盖与所述下盖之间围合形成所述容腔，所述开关轴的顶端由所述上盖的顶面伸出，所述开关轴的底部形成有一向下延伸的导柱，所述导柱的侧壁底部开设有一安装槽，所述磁铁固定在所述安装槽内，所述霍尔元件设置所述磁铁的下方并在所述开关轴移动至最底端时与所述磁铁的外侧表面正对。
5.根据权利要求4所述的空心霍尔轴键盘，其特征在于：所述PCB板上在每个所述开关轴的正下方对应位置均设置有用于防止所述开关轴撞击所述PCB板的避空结构。
6.根据权利要求5所述的空心霍尔轴键盘，其特征在于：所述避空结构为开设在所述PCB板的通孔或盲孔。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的空心霍尔轴键盘，其特征在于：所述下盖上于该容腔内设置有弹片，所述弹片上靠近所述开关轴的一侧形成有凸起；所述开关轴的所述导柱上套设有滑块，所述滑块具有在所述开关轴上下相对移动时与所述凸起相抵接的斜壁结构，所述斜壁结构由所述滑块的一侧向外且向下延伸形成。
8.根据权利要求3至6中任一项所述的空心霍尔轴键盘，其特征在于：所述下盖的底部中央且于该容腔内形成有向上凸起的圆形导台，所述圆形导台的顶面开设有供所述导柱的底端置入的贯通槽；所述弹性复位件为弹簧，所述弹簧一端卡接在所述圆形导台的外周，另一端套设于所述导柱的外周上。
9.根据权利要求3至6中任一项所述的空心霍尔轴键盘，其特征在于：所述PCB板上还设置有LED光源，所述LED光源包括分别设置在每个所述空心轴开关下方的LED灯珠，每个所述上盖和每个所述下盖的一侧均开设供所述LED灯珠的光线透出的开口。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的空心霍尔轴键盘，其特征在于：所述磁铁为方形的钕硼体磁铁。
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