CN216162695U - 一种微动平衡超薄光电开关结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微动平衡超薄光电开关结构，光栅结构为一耦合有联动翼的光栅翼，联动翼与光栅翼耦合为同步上下动作；光栅翼和联动翼通过一联接座耦合，连接座上固定有一限位盖板，联动翼与光栅翼之间设有一具有弹性的微动单元，微动单元与PCB板连接，键帽扣合在联动翼和光栅翼的上部。本申请不同于一般的剪刀脚开关结构，采用相互耦合的光栅翼与联动翼，减小了上下移动行程，使开关结构做到更加轻薄；同时光栅翼具有触发光电信号的功能，光栅翼与联动翼之间行程限位，整体稳定，利用微动单元进行回复迅速，能够提供短促的按压手感；本申请安装和拆卸非常方便，适合工业量产。

Description

一种微动平衡超薄光电开关结构

技术领域

本实用新型涉及开关装置，尤其是一种光电开关，具体涉及一种微动平衡超薄光电开关结构，主要用于键盘等信号输入的外设装置。

背景技术

输入设备是指向计算机输入数据和信息的设备，是计算机与用户或其他设备通信的桥梁，诸如键盘等。键盘是由若干按键开关组合而成。

现有的电子设备越来越小型化，对键盘的轻薄要求也越来越高。以笔记本电脑为例，现在笔记本电脑重量只有1kg左右，整机厚度只有13mm左右，开关按键的键程只有1.5mm左右，为了满足电子设备的轻薄设计，影响厚度的最大障碍之一就是键盘的厚度，而影响键盘厚度的核心问题是按键开关的高度(厚度)，如何将按键开关做到超薄且不影响按压时候的平衡稳定性，确保使用者在按压键帽不同位置的时候都能准确稳定产生开关信号，这是本领域的技术难题。现有技术中，为了实现超薄按键开关的平衡稳定按压，基本上都采用键程较小的剪刀脚来实现，但剪刀脚本身的机构原理限制了无法再进一步的做到更薄。

此外，现有技术中，为了实现更长的按键开关寿命、防尘防水等技术效果，大量的采用光电开关以取代传统的金属触片、触点等开关。光电开关是通过光栅改变受光元件所接收到的来自于发光元件的光量，以形成开关信号的一种开关。

本实用新型的目的就是要将光电开关做到进一步的轻薄，使其按压的行程相对于剪刀脚进一步的缩小，且能满足平衡稳定的技术要求基于此目的而构设出一种全新适用于光电开关的结构。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型旨在提供一种有效降低按压距离的微动平衡超薄光电开关结构。

为实现该技术目的，本实用新型的方案是：一种微动平衡超薄光电开关结构，包括有键帽和设在PCB板上的发光元件及光敏元件，以及用于使光敏元件接收到发光元件的光量产生变量的光栅结构，所述光栅结构为一耦合有联动翼的光栅翼，联动翼与光栅翼耦合为同步上下动作；所述光栅翼和联动翼通过一联接座耦合，所述连接座上固定有一限位盖板，联动翼与光栅翼之间设有一具有弹性的微动单元，该微动单元与PCB板连接，所述键帽扣合在联动翼和光栅翼的上部；按压键帽任意位置均能驱动光栅翼下行进而使光敏元件接受的光量发生变化以产生按键信号，释放键帽时，微动单元弹性复位使光栅结构离开光敏元件和发光元件之间。

作为优选，所述联动翼和光栅翼的两侧均延伸有耦合臂；耦合臂的一侧均凸出有防脱支点；所述联接座上对应于防脱支点的位置设有支架，支架上设有容置槽口，所述防脱支点能够活动地嵌置于对应的容置槽口内并被上下限位。

作为优选，还包括有能固定在联接座上的限位盖板，所述限位盖板在对应于支架容置槽口的部位构设有防脱槽，防脱槽能防止嵌置于容置槽口内的支点脱离容置槽口。

作为优选，相互耦合的两耦合臂，其中一耦合臂的末端被构设为凹字形的耦合口，另一耦合臂的末端则被构设为可伸入到所述耦合口内的耦合块。

作为优选，所述微动单元上包括微动簧片、簧片座和结构件，所述结构件装配在微动簧片上，所述微动簧片装配在簧片座上，所述簧片座设置在PCB板上；所述结构件顶端与键帽抵接，按压键帽时，结构件挤压微动簧片向下移动，释放键帽时，微动簧片带动键帽向上复位。

作为优选，所述防脱槽之间形成有卡勾部，所述支架上在对应卡勾部的位置设有卡槽，所述限位盖板于支架之间通过卡勾部与卡槽连接在一起，所述限位盖板上还设有用于容置微动单元的容置腔。

作为优选，所述光栅翼与其耦合臂同向地延伸出一光栅部，所述光栅部的末端向下延伸出一遮光板，所述发光元件及光敏元件位于该遮光板的两侧。

作为优选，所述联接座上还构设一限光板，所述限光板上设有通光孔，发光元件及光敏元件位于该限光板的两侧，所述遮光板位于该限光板的一侧；当遮光板下行逐渐剪切通光孔的面积使光通量得以线性渐变。

作为优选，所述键帽上设有用于联接光栅翼和联动翼顶端的连接部，还设有防止键帽水平晃动的限位挡块。

作为优选，所述PCB板上设有用于固定安装联接座的组装卡座，所述组装卡座为中空框架结构，框架内的两侧设有翘起的卡压条，至少其中一侧的卡压条相邻的边框上镂空有收缩通槽。

本实用新型的有益效果是：本申请不同于一般的剪刀脚开关结构，采用相互耦合的光栅翼与联动翼，减小了上下移动行程，使开关结构做到更加轻薄；同时光栅翼具有触发光电信号的功能，光栅翼与联动翼之间行程限位，整体稳定，利用微动单元进行回复迅速，能够提供短促的按压手感；本申请具有轻薄、灵敏的优点，且安装和拆卸非常方便，适合工业量产。

附图说明

图1为本实用新型的按键组装结构示意图；

图2为本实用新型的爆炸图；

图3为本实用新型中的联接座的结构示意图；

图4为本实用新型中的限位盖板的结构示意图；

图5为本实用新型中的组装卡座的结构示意图；

图6为本实用新型中的光栅翼、联动翼与微动单元的结构示意图；

图7为本实用新型中的光栅翼与联动翼释放状态下的结构示意图；

图8为本实用新型中的光栅翼与联动翼按压状态下的结构示意图；

图9为本实用新型中的微动单元的结构示意图；

图10为本实用新型中的键帽的结构示意图。

其中：1、键帽；11、连接部；12、限位挡块；2、联接座；21、支架、22、容置槽口；23、卡槽；24、限光板；25、通光孔；3、限位盖板；31、防脱槽；32、卡勾部；33、容置腔；4、光栅翼；41、防脱支点；42、耦合口；43、耦合臂；44、光栅部；45；遮光板；5、联动翼；51、耦合块；6、组装卡座；61、卡压条；62、收缩通槽；7、PCB板；71、发光元件；72、光敏元件；73、LED灯；8、微动单元；81、结构件；811、定位柱；82、微动簧片；821、弯折部；83、簧片座；831、限位槽；832、避空孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1-10所示，本实用新型所述的具体实施例为一种微动平衡超薄光电开关结构，用于被布置成按键，多个按键组合形成键盘。

本申请通过按压键帽1来实现整个按键的动作，每个按键皆包括有键帽1和设在PCB板上的发光元件71及光敏元件72，以及用于使光敏元件72接收到发光元件71的光量产生变量的光栅结构，按压键帽1能够建立电连接以及实现光路径的变化，由此执行开关操作。

如图7-8所示，光栅结构为一耦合有联动翼5的光栅翼4，联动翼5与光栅翼4耦合为同步上下动作，键帽1扣合在联动翼5和光栅翼4的上部。在静止状态时，联动翼5与光栅翼4的耦合臂43之间的静止角度呈钝角；在按压键帽1至底部时，联动翼5与光栅翼4之间的打开角度逐渐增大，耦合臂43之间的最大角度能呈180度；释放时，联动翼5与光栅翼4之间设有一具有弹性的微动单元8，该微动单元8与PCB板连接，按压键帽1任意位置均能驱动光栅翼4下行进而使光敏元件72接受的光量发生变化以产生按键信号，释放键帽1时，微动单元8弹性复位使光栅结构离开光敏元件72和发光元件71之间。

如图9所示，其中，微动单元8包括微动簧片82、簧片座83和结构件81，结构件81装配在微动簧片82上，簧片座83装配在微动簧片82下，微动簧片82为弹性簧片式，结构件81装配在微动簧片82上，簧片座83装配在PCB板上，按压键帽1时，结构件81带动装配在一起的微动簧片82向下压，结构件81上具有一朝向键帽1的软胶结构，优选为弧形软胶结构，减少键帽1与结构件81之间的磨损，延长按键使用寿命。微动簧片82的活动端具有弯折部821，簧片座83对应于弯折部821设有限位槽831，弯折部821装配于限位槽831内且对微动簧片82的活动端限位，结构件81上设有一定位柱811，结构件81通过定位柱811装配在微动簧片82上，簧片座83上设有与定位柱811相对应的避空孔832。

栅翼4和联动翼5通过一联接座2耦合，联动翼5和光栅翼4的两侧均延伸有耦合臂43；耦合臂43的一侧均凸出有防脱支点41；联接座2上对应于防脱支点41的位置设置有支架21，在支架21上设有容置槽口22，防脱支点41能够活动地嵌置于对应的容置槽口22内并被上下限位。

容置槽口22对耦合臂43的上下进行限位，由于光栅翼和联动翼之间的耦合并非是相互锁定的关系(如图7所示的)，而是可以任意插拔的连接关系，为了防止耦合臂之间相互耦合的脱离，有必要对耦合臂进行水平位置方向的限位，因此，在本实用新型的具体实施例中，本申请还设有能固定在联接座2上的限位盖板3，限位盖板3在对应于支架21容置槽口22的部位构设有防脱槽31，防脱槽31能防止嵌置于容置槽口22内的支点脱离容置槽口22，也就实现了防止相互耦合的两耦合臂之间相脱离。

本申请的限位盖板3与联接座2之间通过以下方式固定，在限位盖板3的防脱槽31之间形成有卡勾部32，联接座2的支架21上设有与卡勾部32对应的卡槽23，限位盖板3与支架21之间通过卡勾部32与卡槽23连接在一起，此外，限位盖板3上还设有用于容置微动单元8的容置腔33。

本申请开关结构中相互耦合的两耦合臂43，具体地，其中一耦合臂43的末端被构设为凹字形的耦合口42，另一耦合臂43的末端则被构设为可以伸入到所述耦合口42内的耦合块51，按压键帽1任意位置，其中一端耦合臂43向下位移，使耦合块51/耦合口42上升而另一端耦合臂43随着向下位移，释放键帽1时，两耦合臂43随微动单元8一同复位向上，实现两耦合臂43同上同下。

作为触发光电信号的光栅翼4，光栅翼4与其耦合臂同向地延伸出一光栅部44，光栅部44的末端向下延伸出一遮光板45，发光元件及光敏元件位于该遮光板的两侧。联接座2上还构设一限光板24，限光板24上设有通光孔25，发光元件及光敏元件位于该限光板24的两侧，遮光板45位于该限光板24的一侧；当遮光板45下行逐渐剪切通光孔25的面积使光通量得以线性渐变。

如图5所示，PCB板7上设有用于固定安装联接座的组装卡座6，组装卡座6为中空框架结构，框架内的两侧设有翘起的卡压条61，安装时联接座2的边沿被卡压条61压住进而被固定.为了便于更换时取出联接座2，本实用新型在至少其中一侧的卡压条61相邻的边框上镂空有收缩通槽62，当需要取出联接座2时，采用压钳等工具夹压具有收缩通槽62的边框，能够使边框能够得以收缩进而使卡压条61远离联接座2，极大的方便了按键的拆除和更换，提高效率。如果不设置收缩通槽62，则整个边框为刚性的不具有被压缩的空间，无法达到上述技术效果。

此外，如图10所示，键帽1上设有用于联接光栅翼4和联动翼5顶端的连接部11，还设有防止键帽水平晃动的限位挡块12，该限位挡块12能够防止光栅翼4和联动翼5因复位上移后，两端部的距离变小导致的键帽在上面因活动间隙而发生左右晃动。底部的PCB板上还贴片设有LED灯73。

本申请不同于一般的剪刀脚开关结构，采用相互耦合的光栅翼与联动翼，减小了上下移动行程，使开关结构做到更加轻薄；同时光栅翼具有触发光电信号的功能，光栅翼与联动翼之间行程限位，整体稳定，利用微动单元进行回复迅速，能够提供短促的按压手感；本申请具有轻薄、灵敏的优点，且安装和拆卸非常方便，适合工业量产。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微动平衡超薄光电开关结构，包括有键帽和设在PCB板上的发光元件及光敏元件，以及用于使光敏元件接收到发光元件的光量产生变量的光栅结构，其特征在于：所述光栅结构为一耦合有联动翼的光栅翼，联动翼与光栅翼耦合为同步上下动作；所述光栅翼和联动翼通过一联接座耦合，所述联接座上固定有一限位盖板，联动翼与光栅翼之间设有一具有弹性的微动单元，该微动单元与PCB板连接，所述键帽扣合在联动翼和光栅翼的上部；按压键帽任意位置均能驱动光栅翼下行进而使光敏元件接受的光量发生变化以产生按键信号，释放键帽时，微动单元弹性复位使光栅结构离开光敏元件和发光元件之间。

2.根据权利要求1所述的微动平衡超薄光电开关结构，其特征在于：所述联动翼和光栅翼的两侧均延伸有耦合臂；耦合臂的一侧均凸出有防脱支点；所述联接座上对应于防脱支点的位置设有支架，支架上设有容置槽口，所述防脱支点能够活动地嵌置于对应的容置槽口内并被上下限位。

3.根据权利要求2所述的微动平衡超薄光电开关结构，其特征在于：还包括有能固定在联接座上的限位盖板，所述限位盖板在对应于支架容置槽口的部位构设有防脱槽，防脱槽能防止嵌置于容置槽口内的支点脱离容置槽口。

4.根据权利要求3所述的微动平衡超薄光电开关结构，其特征在于：相互耦合的两耦合臂，其中一耦合臂的末端被构设为凹字形的耦合口，另一耦合臂的末端则被构设为可伸入到所述耦合口内的耦合块。

5.根据权利要求1所述的微动平衡超薄光电开关结构，其特征在于：所述微动单元上包括微动簧片、簧片座和结构件，所述结构件装配在微动簧片上，所述微动簧片装配在簧片座上，所述簧片座设置在PCB板上；所述结构件顶端与键帽抵接，按压键帽时，结构件挤压微动簧片向下移动，释放键帽时，微动簧片带动键帽向上复位。

6.根据权利要求3所述的微动平衡超薄光电开关结构，其特征在于：所述防脱槽之间形成有卡勾部，所述支架上在对应卡勾部的位置设有卡槽，所述限位盖板于支架之间通过卡勾部与卡槽连接在一起，所述限位盖板上还设有用于容置微动单元的容置腔。

7.根据权利要求3所述的微动平衡超薄光电开关结构，其特征在于：所述光栅翼与其耦合臂同向地延伸出一光栅部，所述光栅部的末端向下延伸出一遮光板，所述发光元件及光敏元件位于该遮光板的两侧。

8.根据权利要求7所述的微动平衡超薄光电开关结构，其特征在于：所述联接座上还构设一限光板，所述限光板上设有通光孔，发光元件及光敏元件位于该限光板的两侧，所述遮光板位于该限光板的一侧；当遮光板下行逐渐剪切通光孔的面积使光通量得以线性渐变。

9.根据权利要求1-8任一项所述的微动平衡超薄光电开关结构，其特征在于：所述键帽上设有用于联接光栅翼和联动翼顶端的连接部，还设有防止键帽水平晃动的限位挡块。

10.根据权利要求1-8任一项所述的微动平衡超薄光电开关结构，其特征在于：所述PCB板上设有用于固定安装联接座的组装卡座，所述组装卡座为中空框架结构，框架内的两侧设有翘起的卡压条，至少其中一侧的卡压条相邻的边框上镂空有收缩通槽。

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