TW201916082A - 按鍵結構 - Google Patents

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蔡勝安
簡立仁
鄭祥文
楊家瑞
徐百平
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致伸科技股份有限公司
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Abstract

本發明係關於一種按鍵結構，包括薄膜開關電路、橡膠彈性元件、殼體、觸發元件、金屬彈性元件以及設置於觸發元件上之按鍵帽。橡膠彈性元件設置於薄膜開關電路上，而殼體設置於橡膠彈性元件之上方。觸發元件可相對於殼體移動，而金屬彈性元件與觸發元件接觸。當按鍵帽被觸壓時，觸發元件相對於殼體移動且推抵金屬彈性元件，使金屬彈性元件擺動，以撞擊觸發元件而產生碰撞聲響。

Description

按鍵結構
本發明係關於一種按鍵結構，尤其係有關於機械式按鍵結構。
常見的電腦週邊輸入裝置包括滑鼠、鍵盤以及軌跡球等，其中鍵盤可直接鍵入文字以及符號予電腦，因此相當受到使用者以及輸入裝置廠商之重視。
接下來說明鍵盤中之按鍵結構之架構。請參閱圖1，其為習知按鍵結構之剖面側視示意圖。習知按鍵結構1包括按鍵帽11、剪刀式連接元件12、橡膠彈性元件13、薄膜開關電路14以及底板15，且底板15用以承載第二按鍵帽11、剪刀式連接元件12、橡膠彈性元件13以及薄膜開關電路14。其中剪刀式連接元件12之功能為連接底板15以及按鍵帽11，且使按鍵帽11以可活動方式被固定於底板15上。
薄膜開關電路14具有複數按鍵接點(未顯示於圖中)。該按 鍵接點於被觸發時輸出相對應之按鍵訊號。橡膠彈性元件13設置於薄膜開關電路14上且被剪刀式連接元件12環繞，其中，一個橡膠彈性元件13係對應於一個按鍵接點。當橡膠彈性元件13被觸壓時，橡膠彈性元件13發生形變且觸壓薄膜開關電路14中相對應之按鍵接點而產生按鍵訊號。
剪刀式連接元件12位於底板15以及按鍵帽11之間且分別連接二者。剪刀式連接元件12包括第一框架121以及第二框架122。第一框架121之第一端連接於按鍵帽11，而第一框架121之第二端則連接於底板15。第一框架121包括第一按鍵帽軸柱1211以及第一底板軸柱1212。第一框架121係藉由第一按鍵帽軸柱1211而連接於按鍵帽11，且利用第一底板軸柱1212而連接於底板15。而第二框架122與第一框架121結合，且第二框架122之第一端連接於底板15，第二框架122之第二端則連接於按鍵帽11。其中，第二框架122包括第二按鍵帽軸柱1221以及第二底板軸柱1222。第二框架122係藉由其第二按鍵帽軸柱1221而連接於按鍵帽11，且利用第二底板軸柱1222而連接於底板15。
接下來說明習知按鍵結構1被使用者觸壓之運作情形。圖1中，當使用者觸壓按鍵帽11時，按鍵帽11受力而推抵剪刀式連接元件12使其運動，故按鍵帽11可相對於底板15往下移動且觸壓相對應的橡膠彈性元件13。此時，橡膠彈性元件13發生形變且觸壓薄膜開關電路14以觸發薄膜開關電路14之按鍵接點，使得薄膜開關電路14輸出相對應之按鍵訊號。而當使用者停止觸壓按鍵帽11時，按鍵帽11不再受力而停止觸壓橡膠彈性元件13，使得橡膠彈性元件13因應其彈性而恢復原狀，同時提供往上的彈性恢復力，按鍵帽11因此而被推回被觸壓之前的位置。然而，習知按鍵結構1無法提供使用者已觸壓按鍵的回饋感。
因應科技的進步，市面上推出一種機械式按鍵結構。請參閱 圖2，其為習知機械式按鍵結構之剖面側視示意圖。習知機械式按鍵結構2包括按鍵帽(未顯示於圖中)、底座21、上蓋22、推抵件23、連動件24、第一彈片25、第二彈片26以及電路板(未顯示於圖中)，上蓋22覆蓋底座21，且上蓋22具有上蓋開孔221，連動件24設置於底座21之中央處且可相對於底座21上下移動。第一彈片25設置於底座21上且接近於底座21之側壁，而第二彈片26設置於底座21上且位於連動件24與第一彈片25之間。推抵件23與連動件24而與其共同被設置於底座21上，推抵件23穿過上蓋開孔221而可與按鍵帽結合。其中，第一彈片25與第二彈片26分別電性連接於電路板。
圖2中，連動件24具有凸出部241，其由連動件24之側壁往第一彈片25之方向延伸而形成。另一方面，第一彈片25包括固定部251以及彈動部252，固定部251係被固定於底座21上，而彈動部252係由固定部251延伸而形成，彈動部252可與連動件24之凸出部241接觸而相對於固定部251移動。
當使用者觸壓按鍵帽時，按鍵帽往下推動推抵件23，使得與其連接的連動件24往下移動，此時，連動件24之凸出部241與彈動部252接觸且沿彈動部252往下移動。於連動件24因應使用者之觸壓力而快速移動之過程中，連動件24會快速地通過彈動部252且其凸出部241推抵彈動部252，使彈動部252相對於固定部251移動而撞擊第二彈片26，藉由第一彈片25與第二彈片26之接觸，電路板輸出相對應之按鍵訊號。於第一彈片25與第二彈片26接觸的同時，會發生聲響，以提供使用者確實已觸壓的回饋感。
由於機械式按鍵結構2於觸壓按鍵帽時會發出碰撞的聲響，其可給予回饋感，故機械式按鍵結構2受到某些使用者的喜愛。然而， 習知機械式按鍵結構2之元件數量較多，其結構較複雜，故習知機械式按鍵結構2的成本較高。因此，需要一種可兼具低成本以及回饋感之按鍵結構。
本發明之目的在於提供一種類似機械式按鍵結構之按鍵結構，且可兼具低成本以及回饋感。
於一較佳實施例中，本發明提供一種按鍵結構，包括一薄膜開關電路、一橡膠彈性元件、一殼體、一觸發元件、一金屬彈性元件以及一按鍵帽。該薄膜開關電路用以被觸發而產生一按鍵訊號，而該橡膠彈性元件設置於該薄膜開關電路上，用以被觸壓而觸發該薄膜開關電路。該殼體設置於該橡膠彈性元件之上方，且該殼體包括一開孔以及一容納槽，該開孔貫穿該殼體，而該容納槽設置於該殼體之一內側壁上。該觸發元件伸入於該開孔且可相對於該殼體移動，用以被推動而觸壓該橡膠彈性元件。該金屬彈性元件設置於該容納槽內且與該觸發元件接觸，用以被該觸發元件推抵而擺動，以撞擊該觸發元件或該殼體而產生碰撞聲響。該按鍵帽套設於該觸發元件上，用以被觸壓而推動該觸發元件。
簡言之，本發明按鍵結構採用薄膜開關電路以及橡膠彈性元件配合觸發元件、殼體以及特殊形狀的金屬彈性元件，以形成類似機械式按鍵結構的機構，藉由觸發元件與金屬彈性元件之間的連動而產生碰撞聲響以及觸壓手感。因此，本發明按鍵結構之結構比習知機械式按鍵結構簡單，元件之間的連接關係以及運作的穩定度高，不易發生誤動作。綜言之，本發明按鍵結構可利用較低的成本形成類似機械式按鍵結構，且可提供使 用者已觸壓的回饋感，以解決習知技術的問題。
1、3‧‧‧按鍵結構
2‧‧‧機械式按鍵結構
11、21、35‧‧‧按鍵帽
12‧‧‧剪刀式連接元件
13、31‧‧‧橡膠彈性元件
14、30‧‧‧薄膜開關電路
15、25‧‧‧底板
21‧‧‧底座
22‧‧‧上蓋
23‧‧‧推抵件
24‧‧‧連動件
25‧‧‧第一彈片
26‧‧‧第二彈片
32‧‧‧殼體
33‧‧‧觸發元件
34‧‧‧金屬彈性元件
121‧‧‧第一框架
122‧‧‧第二框架
221‧‧‧上蓋開孔
241‧‧‧凸出部
251‧‧‧固定部
252‧‧‧彈動部
321‧‧‧開孔
322‧‧‧容納槽
323‧‧‧引導柱
324‧‧‧殼體之第一內側壁
325‧‧‧殼體之第二內側壁
326‧‧‧殼體之第三內側壁
331‧‧‧本體
332‧‧‧連接部
333‧‧‧定位部
334‧‧‧凹槽
335‧‧‧軌道結構
336‧‧‧第一止擋部
337‧‧‧第二止擋部
341‧‧‧彈片本體
342‧‧‧彎折部
343‧‧‧伸出臂
344‧‧‧凹陷部
345‧‧‧隆起部
1211‧‧‧第一按鍵帽軸柱
1212‧‧‧第一底板軸柱
1221‧‧‧第二按鍵帽軸柱
1222‧‧‧第二底板軸柱
3311‧‧‧本體之第一端
3312‧‧‧本體之第二端
3313‧‧‧本體之第一側壁
3314‧‧‧本體之第二側壁
3315‧‧‧本體之第三側壁
A‧‧‧夾角
圖1係習知按鍵結構之結構側視示意圖。
圖2係習知機械式按鍵結構之結構剖面側視示意圖。
圖3係本發明按鍵結構於一較佳實施例中之結構分解示意圖。
圖4係本發明按鍵結構於一較佳實施例中另一視角之結構分解示意圖。
圖5係本發明按鍵結構於一較佳實施例中之結構剖面側視示意圖。
圖6係本發明按鍵結構之觸發元件與金屬彈性元件於一較佳實施例中 之結構示意圖。
圖7係本發明按鍵結構於一較佳實施例中被觸壓之結構剖面側視示意 圖。
本發明提供一種可解決習知技術問題之按鍵結構。請同時參閱圖3、圖4以及圖5，圖3係為本發明按鍵結構於一較佳實施例中之結構分解示意圖，圖4係為本發明按鍵結構於一較佳實施例中另一視角之結構分解示意圖，而圖5係為本發明按鍵結構於一較佳實施例中之結構剖面側視示意圖。按鍵結構3包括薄膜開關電路30、橡膠彈性元件31、殼體32、觸發元件33、金屬彈性元件34以及按鍵帽35，薄膜開關電路30之功能為被觸發而產生一按鍵訊號。橡膠彈性元件31設置於薄膜開關電路30上， 其可被觸壓而發生變形以觸發薄膜開關電路30。殼體32設置於橡膠彈性元件31之上方，且殼體32包括開孔321、容納槽322以及複數引導柱323。開孔321係於垂直方向貫穿殼體32，容納槽322設置於殼體32之第一內側壁324上，而複數引導柱323分別設置於殼體32之第二內側壁325以及其第三內側壁326上。其中，薄膜開關電路30之結構為熟知本技藝人士所廣知，故不再贅述。
觸發元件33伸入於開孔321且可相對於殼體32垂直移動，其可被推動而觸壓橡膠彈性元件31。金屬彈性元件34設置於容納槽322內且與觸發元件33接觸，其可被移動的觸發元件33推抵而擺動，以撞擊觸發元件33或殼體32而產生碰撞聲響。按鍵帽35套設於觸發元件33上，其可被使用者觸壓而垂直移動，以推動觸發元件33。
請同時參閱圖3、圖4、圖5以及圖6，圖6係為本發明按鍵結構之觸發元件與金屬彈性元件於一較佳實施例中之結構示意圖。觸發元件33包括本體331、連接部332、定位部333、複數凹槽334、複數軌道結構335、第一止擋部336以及複數第二止擋部337。連接部332伸出於本體331之第一端3311，其可與按鍵帽35結合。定位部333設置於本體331之第一側壁3313上且接近於容納槽322，其可伸入金屬彈性元件34而固定金屬彈性元件34於容納槽322內。複數凹槽334設置於本體331之第二端3312上且接近於定位部333，其可容納部份金屬彈性元件34於其中。複數軌道結構335分別設置於本體331之第二側壁3314以及其第三側壁3315上，每一軌道結構335對應於一個引導柱323，引導柱323可伸入相對應的軌道結構335內，使觸發元件33可沿複數引導柱323而相對於殼體32垂直移動。
接下來，第一止擋部336設置於本體331之第一端3311上， 其可以與殼體32接觸而避免觸發元件33脫出於開孔321之外。複數第二止擋部337類似於第一止擋部336，其設置於本體331之第二端3312上，其可以與殼體32接觸而避免觸發元件33脫出於開孔321之外。於本較佳實施例中，連接部332、定位部333、第一止擋部336以及複數第二止擋部337係與本體331一體成型，且皆以塑膠材料所製成。
另一方面，金屬彈性元件34包括彈片本體341、彎折部342、複數伸出臂343、凹陷部344以及隆起部345。彈片本體341設置於容納槽322內，而彎折部342連接於彈片本體341且呈現出彎曲的U字形狀。複數伸出臂343分別連接於彎折部342且分別伸入相對應的觸發元件33之凹槽334內，如圖5以及圖6所示。凹陷部334形成於複數伸出臂343之間，以供定位部333伸入於其中，藉此可固定彈片本體341於容納槽322內。隆起部345設置於彈片本體341上且接近於殼體32之第一內側壁324，其功能為於彈片本體341擺動時，隆起部345可撞擊殼體32之第一內側壁324，以產生碰撞聲響。於本較佳實施例中，彎折部342、複數伸出臂343以及隆起部345係與彈片本體341一體成型，且金屬彈性元件34之形狀為彎折的倒Y字。
接下來說明使用者觸壓本發明按鍵結構3的運作情形，請同時參閱圖3、圖4、圖5、圖6以及圖7，圖7係為本發明按鍵結構於一較佳實施例中被觸壓之結構剖面側視示意圖。當使用者觸壓按鍵帽35時，往下方移動之按鍵帽35推動觸發元件33之本體331的第一端3311，且觸發元件33相對於殼體32往下移動。於觸發元件33往下移動之過程中，金屬彈性元件34之複數伸出臂343持續被複數凹槽334推抵而脫離複數凹槽334，此時，因應金屬彈性元件34之金屬彈性，複數伸出臂343高速擺動而撞擊本體331，以產生第一次的碰撞聲響，而按鍵結構3被觸壓之情形如 圖7所示。另一方面，往下移動的本體331觸壓橡膠彈性元件31，使橡膠彈性元件31發生壓縮形變而觸發薄膜開關電路30，藉此，薄膜開關電路30得以輸出相對應之按鍵訊號。其中，於觸發元件33移動之過程中，觸發元件33係藉由複數引導柱323以及複數軌道結構335而可相對於殼體32垂直移動。
當使用者停止觸壓按鍵帽35時，按鍵帽35不再受力，使得被壓縮的彈性元件31因應其彈性而由形變恢復原狀，同時提供往上的彈性力予本體331，且本體331推抵按鍵帽35移動至未觸壓之前的位置。另一方面，處於圖7狀態之金屬彈性元件34因應觸發元件33之往上移動而往殼體32之第一內側壁324的方向擺動，使得位於彈片本體341上的隆起部345撞擊殼體32之第一內側壁324，以產生第二次的碰撞聲響。最後，金屬彈性元件34漸漸停止擺動且恢復至圖5之狀態。
需特別說明的有三，第一，金屬彈性元件34中，複數伸出臂343與彈片本體341之間具有夾角A，金屬彈性元件34可根據夾角A之大小而調整按鍵結構3之觸壓手感。例如說：夾角A增大時，複數伸出臂343抵頂觸發元件33之複數凹槽334的力量越大，可提供使用者稍重的觸壓手感。反之，夾角A減小時，複數伸出臂343抵頂觸發元件33之複數凹槽334的力量則越小，其可提供使用者稍輕的觸壓手感。第二，複數伸出臂343可根據需求而變更其形狀，以增加或減少複數伸出臂343與觸發元件33之間的干涉，除了可藉此調整按鍵結構3之觸壓手感之外，更可控制金屬彈性元件34發生擺動的時間，進而控制碰撞聲響發生的時間點。
第三，本發明按鍵結構更可提供發光功能，其具體作法為：於薄膜開關電路下方設置電路板以及直下式發光二極體，而橡膠彈性元件、殼體以及觸發元件皆以可透光材料所製成，使得直下式發光二極體所 產生之光束可直接穿過薄膜開關電路、橡膠彈性元件、殼體以及觸發元件而投射至按鍵帽，以產生發光效果。其僅為例示之用，而非以此為限。於另一較佳實施例中，亦可採用側向式發光二極體、電路板以及導光板的組合，亦可使按鍵結構產生發光效果。
根據上述可知，本發明按鍵結構採用薄膜開關電路以及橡膠彈性元件配合觸發元件、殼體以及特殊形狀的金屬彈性元件，以形成類似機械式按鍵結構的機構，藉由觸發元件與金屬彈性元件之間的連動而產生碰撞聲響以及觸壓手感。因此，本發明按鍵結構之結構比習知機械式按鍵結構簡單，元件之間的連接關係以及運作的穩定度高，不易發生誤動作。綜言之，本發明按鍵結構可利用較低的成本形成類似機械式按鍵結構，且可提供使用者已觸壓的回饋感，以解決習知技術的問題。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利範圍，因此凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含於本案之申請專利範圍內。

Claims (10)

  1. 一種按鍵結構，包括：一薄膜開關電路，用以被觸發而產生一按鍵訊號；一橡膠彈性元件，設置於該薄膜開關電路上，用以被觸壓而觸發該薄膜開關電路；一殼體，設置於該橡膠彈性元件之上方，且該殼體包括：一開孔，貫穿該殼體；以及一容納槽，設置於該殼體之一內側壁上；一觸發元件，伸入於該開孔且可相對於該殼體移動，用以被推動而觸壓該橡膠彈性元件；一金屬彈性元件，設置於該容納槽內且與該觸發元件接觸，用以被該觸發元件推抵而擺動，以撞擊該觸發元件或該殼體而產生碰撞聲響；以及一按鍵帽，套設於該觸發元件上，用以被觸壓而推動該觸發元件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，其中，該觸發元件包括：一本體；一連接部，伸出於該本體之一第一端，用以與該按鍵帽結合；一定位部，設置於該本體之一側壁上，用以伸入該金屬彈性元件而固定該金屬彈性元件於該容納槽內；以及一複數凹槽，設置於該本體之一第二端上，用以容納部份金屬彈性元件。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之按鍵結構，其中，該金屬彈性元件包括：一彈片本體，被設置於該容納槽內； 一彎折部，連接於該彈片本體；複數伸出臂，連接於該彎折部且分別伸入相對應之該凹槽內；以及一凹陷部，形成於該複數伸出臂之間，以供該定位部伸入於其中，而固定該彈片本體於該容納槽內。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之按鍵結構，其中，該彎折部以及該複數伸出臂係與該彈片本體一體成型。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之按鍵結構，其中，當該按鍵帽被觸壓時，該按鍵帽推動該觸發元件，且該觸發元件相對於該殼體移動，該複數伸出臂被該複數凹槽推抵而脫離該複數凹槽，因應該金屬彈性元件之金屬彈性，該複數伸出臂擺動而撞擊該本體，以產生碰撞聲響。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之按鍵結構，其中，該金屬彈性元件更包括一隆起部，設置於該彈片本體上，於該彈片本體擺動時，該隆起部撞擊該殼體之該內側壁，以產生碰撞聲響。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之按鍵結構，其中，該複數伸出臂與該彈片本體之間具有一夾角，該金屬彈性元件可根據該夾角之大小而調整該按鍵結構之觸壓手感。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之按鍵結構，其中，該觸發元件更包括：一軌道結構，設置於該本體之一另一側壁上；一第一止擋部，設置於該本體之該第一端上，用以與該殼體接觸而避免該觸發元件脫出於該開孔之外；以及一第二止擋部，設置於該本體之該第二端上，用以與該殼體接觸而避免該觸發元件脫出於該開孔之外。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之按鍵結構，其中，該殼體更包括一引導柱，對應於該軌道結構，該引導柱設置於該殼體之一另一內側壁上，且伸入該軌道結構內，使該觸發元件可沿該引導柱而相對於該殼體移動。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之按鍵結構，其中，該連接部、該定位部、該第一止擋部以及該第二止擋部係與該本體一體成型。
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