CN212209287U - 应用于可穿戴设备的按键组件以及可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于可穿戴设备的按键组件，包括基板，所述基板上设置有线圈和电感传感器，所述基板设置在可穿戴设备的壳体中；还包括：按键本体，所述按键本体自外向内穿过所述壳体，所述按键本体的内端与所述基板之间形成间隙；当外力作用在所述按键本体上时，所述按键本体相对于所述壳体移动；其中，所述按键本体相对于所述壳体移动的行程小于所述间隙在所述按键本体移动方向的宽度。还公开一种可穿戴设备。本实用新型所提供的按键组件中不再设置金属片，因此不会由于人手和接地金属器件的接触产生电容效应，杜绝了电容式触发与电感式触发并存的现象，相较于传统的电感式触控方式，误操作率明显降低。

Description

应用于可穿戴设备的按键组件以及可穿戴设备

技术领域

本实用新型属于电子设备技术领域，尤其涉及一种应用于可穿戴设备的按键组件，以及一种可穿戴设备。

背景技术

日常可接触到的可穿戴设备通常是指便携式电子配件，其具有计算功能并可以与不同的电子终端通信，包括智能手表、智能腕带、智能指环、智能脚环、智能眼镜、智能头盔，乃至智能服装等等。这些可穿戴设备通常具有体积小的结构特点，因此，在设计时通常采用触控控制的方式，例如在设备上通过外加的触控面板保持按键组件的长时间稳定工作。这种触控方式主要基于电容传感器实现，即基于人体优良导体的属性，在靠近时电极生成的电容变大，以使得控制芯片可以获得用户触摸按键组件的信号。但是，电容传感器的检测容易出现误动作，尤其是当用户手部有水、汗液、佩戴手套或者潮湿天气时，电容传感器无法检测到用户的触控操作。

电感传感器可以解决这一问题。因此，现有技术中将触控控制端设计为由金属片、电感线圈和基板组成。金属片和基板之间设置一定的间隙。当用户轻触金属片时，金属片会产生微小的下陷形变，使得金属片相对于初始位置更接近电感线圈，从而促使电感线圈的电感发生变化，实现触控操作的检测。但是，由于可穿戴设备使用时需要佩戴在用户身上，用户更倾向于选择金属外壳质感更好的产品。基于金属外壳及按键组件结构接地的设计，人体手部在按压时同时还会产生电容效应，导致电容式触发与电感式触发并存，导致阻抗发生变化，这可能会引发误操作。

发明内容

本实用新型针对现有技术中采用金属外壳，尤其是金属底壳的可穿戴设备中基于电感传感器的触控检测容易出现电容式触发和电感式触发并存，导致误操作率提高的问题，设计并提出一种应用于可穿戴设备的按键组件。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

一种应用于可穿戴设备的按键组件，包括基板，所述基板上设置有线圈和电感传感器，所述基板设置在可穿戴设备的壳体中；还包括：按键本体，所述按键本体自外向内穿过所述壳体，所述按键本体的内端与所述基板之间形成间隙；当外力作用在所述按键本体上时，所述按键本体相对于所述壳体移动；其中，所述按键本体相对于所述壳体移动的行程小于所述间隙在所述按键本体移动方向的宽度。

优选通过弹簧实现按键本体的复位，所述按键本体包括：触发轴，所述触发轴具有由外向内依次分布的第一端和第二端，所述第二端穿过所述壳体，所述间隙形成在所述第二端和所述基板之间；和弹簧，所述弹簧套设在所述触发轴上并位于所述触发轴和所述壳体之间。

进一步的，所述触发轴的第二端的外周面上开设有限位槽；所述按键本体还包括：限位元件，所述限位元件设置在所述限位槽中，所述限位元件的直径大于所述触发轴的直径。

为同时实现限位和防水保护功能，还设置有防水结构，防水结构包括防水护套，所述防水护套套设在所述触发轴上，所述防水护套具有：连接部，所述连接部位于所述壳体和所述触发轴外周侧的弹簧之间，限位元件抵靠所述连接部的内端面。

为使得按键本体的移动位置准确，防水护套还包括导向部，所述导向部上形成有导向槽；当外力作用在所述按键本体上时，所述触发轴的第一端伸入至所述导向槽中。

为密封防水护套和触发轴之间的缝隙，所述防水结构还包括O型垫圈，所述O型垫圈套设在所述触发轴上并位于所述触发轴的第一端和所述防水护套之间。

弹簧的限位优选通过以下结构实现，所述按键本体还包括：金属垫片，所述金属垫片套设在所述触发轴上并位于所述O型垫圈外侧；所述弹簧的一端抵靠所述金属垫片，另一端抵靠所述触发轴的第一端的内端面。

为便于用户操作，所述按键本体还包括：键帽：所述键帽罩设在所述触发轴的第一端的外端面上。

为提供操作振感，所述按键本体还包括线性马达。

本实用新型的另一个方面还提供一种可穿戴设备，包括按键组件，按键组件包括基板，所述基板上设置有线圈和电感传感器，所述基板设置在可穿戴设备的壳体中；还包括：按键本体，所述按键本体自外向内穿过所述壳体，所述按键本体的内端与所述基板之间形成间隙；当外力作用在所述按键本体上时，所述按键本体相对于所述壳体移动；其中，所述按键本体相对于所述壳体移动的行程小于所述间隙在所述按键本体移动方向的宽度。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型所提供的按键组件中不再设置金属片，因此不会由于人手和接地金属器件的接触产生电容效应，杜绝了电容式触发与电感式触发并存的现象，相较于传统的电感式触控方式，误操作率明显降低。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的应用于可穿戴设备的按键组件一种实施例的爆炸图；

图2为本实用新型所提供的应用于可穿戴设备的按键组件一种实施例的剖视图；

图3为图2中A处的局部放大示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为解决现有技术中采用金属外壳，尤其是金属底壳的可穿戴设备中基于电感传感器的触控检测容易出现电容式触发和电感式触发并存，导致误操作率提高的问题，一种全新设计的应用于可穿戴设备的按键组件如图1和图2所示。按键组件1包括基板10，基板10设置在可穿戴设备的壳体2中。与传统的基于电感传感器的触控装置类似，基板10上设置有线圈和电感传感器。基板10可以是一颗独立的PCB电路板，但基于可穿戴设备结构小巧的特点，基板10也可以集成在可穿戴设备的主板上，作为一个整体。电感传感器可以选用德州仪器的LDC2112或者LDC2114传感芯片，也可以选用其它的具有类似功能的电感传感器芯片。此类电感传感器具有数字输出端口，数字输出端口连接可穿戴设备的主控芯片，从而将按键状态输出至主控芯片。与现有技术中采用金属片的设计不同，为避免出现电容式触发与电感式触发并存的现象，影响按键功能，在本实施例所提出的按键组件1中还特别设计有按键本体。为了便于描述，在下文中，以可穿戴设备壳体2所在位置为基准，定义位于壳体2外侧的一端为“外”，位于壳体2内侧的一端为“内”。按键本体自外向内穿过壳体2。按键本体的内端与基板10之间形成间隙（如图3中30所示），当外力作用在按键本体上时，按键本体相对于壳体2移动（沿图1和图2中箭头D方向）。按键本体相对于壳体2移动的行程小于间隙在所述按键本体移动方向的宽度（如图3中W所示），也就是说按键本体内端在间隙30内发生位置变化。当按键本体的内端靠近基板10，即靠近线圈时，频率增大，当电感传感器检测到的变化量超过一定范围后即判定为按键触发，当按键本体远离基板10，即远离线圈时，频率减小，当电感传感器的检测值降低到设定下限阈值后判定为按键释放，实现按键功能。由于不再设置金属片，因此不会由于人手和接地金属器件的接触产生电容效应，杜绝了电容式触发与电感式触发并存的现象，相较于传统的电感式触控方式，误操作率明显降低。电感传感器根据检测到的变化量判断按键触发和按键释放是电感传感器中集成的功能，不是本实用新型的保护重点，在此不再对其算法进行进一步的介绍。优选的，按键本体相对于壳体移动的行程设定为0.4mm，间隙宽度设定为0.5mm。

参见图1至图3进一步对按键本体的设计进行进一步介绍。按键本体主要包括触发轴11，触发轴11具有由外向内依次分布的第一端12和第二端13。第二端13穿过壳体2，间隙30形成在第二端13和基板10之间。触发轴11的外周侧设置有弹簧14，当用户手触按键本体时，触发轴11向内移动，弹簧14压缩，当释放外力时，触发轴11向外移动，弹簧14复位。弹簧14的恢复力驱动按键释放并复位到初始位置。

按键本体相对于壳体2移动的行程优选通过多个限位部件的配合工作实现。在触发轴11的第二端13的外周面上开设有限位槽15。限位槽15中设置有限位元件16。限位元件16优选采用C型卡环。限位元件16的直径大于触发轴11的直径。当用户释放按键本体时，按键本体恢复至初始位置时，限位元件16抵靠在壳体2或者其它部件的端面上，操作准确度高。

考虑到防水防护的需求，还特别设计有防水结构，防水结构主要包括防水护套17。防水护套17同样套设在触发轴11上。防水护套17一方面可以起到防水保护的作用，另一方面也可以起到限位导向的作用。具体来说，防水护套17具有连接部22和导向部23。其中连接部22伸入至壳体2的开口内壁和触发轴11外周侧的弹簧14之间，以密封防水护套17和触发轴11之间的缝隙。限位元件16抵靠在连接部22的内端面。而导向部23则位于相对靠外的一侧，导向部23的直径大于连接部22的直径，导向部23上形成有沿触发轴11轴向延伸的导向槽21。当外力作用在按键本体上时，触发轴11的第一端12部分伸入至导向槽21中。防水护套17整体保持固定，导向槽21的槽底可以阻碍触发轴11继续向前移动，以使得按键本体的移动位置相对固定，利于对按键动作的准确检测。

为进一步提高密封防水性能，防水结构还包括O型垫圈18，O型垫圈18套设在触发轴11上并位于触发轴11和防水护套17之间，以进一步密封防水护套17的触发轴11之间的缝隙。优选设置两个O型垫圈18。O型垫圈18的外侧设置有金属垫片19，金属垫片19主要用于与触发轴11共同限定弹簧14的位置，安装状态下，弹簧14的一端抵靠金属垫片19，另一端抵靠触发轴11第一端12的内端面。

为了便于用户操作，触发轴11第一端12的直径优选设计为大于第二端13的直径。在触发轴11第一端12的外端面上罩设有键帽20。作为一种可选的方案，在按键本体中还可以设置线性马达，以为按键提供操作振感。

组装按键本体时，先将防水护套17安装在可穿戴设备的金属外壳上，通过点胶或者双面胶的形式固定。然后依次将弹簧14、金属垫片19、2个O型垫圈18安装至触发轴11上，并将触发轴11穿过防水护套17以将触发轴11安装在金属外壳上。利用限位元件16限定其相对位置，最后将键帽20安装在触发轴11上完成按键本体的组装。

本实用新型的另一个方面提供一种可穿戴设备。可穿戴设备上可选择地设置一个或多个按键组件。可穿戴设备包括但不限于智能手表、智能腕带、智能指环、智能脚环、智能眼镜、智能头盔、智能头戴和智能服装。按键组件的具体结构请参见上述实施例和说明书附图的详细记载，在此不再赘述。具有按键组件的可穿戴设备可以实现同样的技术效果。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种应用于可穿戴设备的按键组件，包括基板，所述基板上设置有线圈和电感传感器，所述基板设置在可穿戴设备的壳体中；

其特征在于，还包括：

按键本体，所述按键本体自外向内穿过所述壳体，所述按键本体的内端与所述基板之间形成间隙；当外力作用在所述按键本体上时，所述按键本体相对于所述壳体移动；

其中，所述按键本体相对于所述壳体移动的行程小于所述间隙在所述按键本体移动方向的宽度。

2.根据权利要求1所述的应用于可穿戴设备的按键组件，其特征在于：

所述按键本体包括：

触发轴，所述触发轴具有由外向内依次分布的第一端和第二端，所述第二端穿过所述壳体，所述间隙形成在所述第二端和所述基板之间；和

弹簧，所述弹簧套设在所述触发轴上并位于所述触发轴和所述壳体之间。

3.根据权利要求2所述的应用于可穿戴设备的按键组件，其特征在于：

所述触发轴的第二端的外周面上开设有限位槽；

所述按键本体还包括：

限位元件，所述限位元件设置在所述限位槽中，所述限位元件的直径大于所述触发轴的直径。

4.根据权利要求2或3所述的应用于可穿戴设备的按键组件，其特征在于：

还包括防水结构，所述防水结构包括：

防水护套，所述防水护套套设在所述触发轴上，所述防水护套具有：

连接部，所述连接部位于所述壳体和所述触发轴外周侧的弹簧之间，限位元件抵靠所述连接部的内端面。

5.根据权利要求4所述的应用于可穿戴设备的按键组件，其特征在于：

所述防水护套还具有：

导向部，所述导向部上形成有导向槽；当外力作用在所述按键本体上时，所述触发轴的第一端伸入至所述导向槽中。

6.根据权利要求4所述的应用于可穿戴设备的按键组件，其特征在于：

所述防水结构还包括：

O型垫圈，所述O型垫圈套设在所述触发轴上并位于所述触发轴的第一端和所述防水护套之间。

7.根据权利要求6所述的应用于可穿戴设备的按键组件，其特征在于：

所述按键本体还包括：

金属垫片，所述金属垫片套设在所述触发轴上并位于所述O型垫圈外侧；

所述弹簧的一端抵靠所述金属垫片，另一端抵靠所述触发轴的第一端的内端面。

8.根据权利要求2所述的应用于可穿戴设备的按键组件，其特征在于：

所述按键本体还包括：

键帽：所述键帽罩设在所述触发轴的第一端的外端面上。

9.根据权利要求8所述的可穿戴设备的按键组件，其特征在于，

所述按键本体还包括线性马达。

10.一种可穿戴设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的按键组件。

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