TW202036624A

TW202036624A - 鍵盤

Info

Publication number: TW202036624A
Application number: TW108110426A
Authority: TW
Inventors: 蘇政敏
Original assignee: 達方電子股份有限公司
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2020-10-01
Also published as: TWI680479B

Abstract

一種鍵盤包含上底板、按鍵、下底板、連桿機構、驅動馬達及輔助馬達裝置。下底板可滑動地設置於上底板下具有固定結構件。連桿機構連接於下底板之邊側且可活動地設置於上底板下。驅動馬達驅動連桿機構以使得下底板相對於上底板滑動。輔助馬達裝置連接於下底板之底側以驅動下底板相對於上底板滑動。當驅動馬達驅動連桿機構滑動至收合位置時，連桿機構驅動下底板滑動至使固定結構件壓迫按鍵之位置，使得按鍵下降至收合高度。在下底板滑動的過程中，輔助馬達裝置輔助驅動下底板相對於上底板之滑動。

Description

鍵盤

本發明關於一種鍵盤，尤指一種使用驅動馬達以及輔助馬達裝置驅動按鍵之鍵帽下降至收合高度之鍵盤。

就目前的筆記型電腦的使用習慣而言，鍵盤為不可或缺的輸入設備之一，用以輸入文字、符號或數字。近來，由於筆記型電腦薄型化的趨勢，應用於筆記型電腦上的鍵盤亦隨之有薄型化之需求。

傳統鍵盤係採用將剪刀腳支撐裝置與彈性體之組裝結構設置於鍵帽與底板之間的按壓設計，藉此，當鍵帽被使用者按壓後，彈性體提供彈性回復力至鍵帽，以驅動鍵帽隨著剪刀腳支撐裝置之機構作動回復至按壓前之位置。然而，由於上述剪刀腳支撐裝置所採用的剪刀腳支撐件交叉樞接設計係會導致按鍵需要較大的高度空間，故當筆記型電腦之上蓋與下殼體收合時，為了避免設置於下殼體上之鍵帽傷及設置於上蓋之顯示螢幕，上蓋與下殼體之間常保留有餘隙以容置鍵帽，如此即會限制筆記型電腦的外觀尺寸設計，而不利於筆記型電腦之薄型化設計。

為了解決上述問題，通常會額外在鍵盤的上底板下配置可相對上底板滑動且在對應每一按鍵之剪刀腳支撐件之位置形成有固定結構件的下底板、連接於下底板邊側的連桿機構，以及連接於連桿機構以提供滑動驅動力的驅動馬達，藉此，當驅動馬達經由連桿機構驅動下底板相對於上底板滑動至收合位置時，每一固定結構件就會推壓相對應按鍵之剪刀腳支撐件向下樞轉，使得鍵帽下沉以避免上述傷及顯示螢幕的問題發生，然而，上述單邊驅動設計往往會導致下底板在相對於上底板滑動的過程中出現偏轉卡死的情況，從而產生鍵盤元件損壞問題以及造成在控制鍵帽升降上的諸多不便。

因此，本發明的目的在於提供一種使用驅動馬達以及輔助馬達裝置驅動按鍵之鍵帽下降至收合高度之鍵盤，以解決上述問題。

根據一實施例，本發明之鍵盤包含一上底板、複數個按鍵、一下底板、一連桿機構、一驅動馬達，以及一輔助馬達裝置。該複數個按鍵設置於該上底板上，每一按鍵包含一鍵帽以及一支撐裝置。該支撐裝置可活動地連接於該上底板以及該鍵帽，以使該鍵帽相對於該上底板上下移動。該下底板可滑動地設置於該上底板下，該下底板對應每一按鍵之支撐裝置之位置具有至少一固定結構件。該連桿機構連接於該下底板之一第一邊側且可活動地設置於該上底板下以相對於該上底板在一未收合位置以及一收合位置之間滑動。該驅動馬達連接於該連桿機構，該驅動馬達提供一第一驅動力驅動該連桿機構相對於該上底板滑動，使得該下底板隨著該連桿機構相對於該上底板滑動。該輔助馬達裝置鄰近於該下底板之一第二邊側且連接於該下底板之一底側，該輔助馬達裝置提供一第二驅動力驅動該下底板相對於該上底板滑動，該第二邊側與該第一邊側相對，該第二驅動力與該第一驅動力同向。當該驅動馬達提供該第一驅動力驅動該連桿機構從該未收合位置滑動至該收合位置時，該連桿機構驅動該下底板相對於該上底板滑動至使該至少一固定結構件壓迫該支撐裝置之位置，使得該鍵帽下降至一收合高度。在該驅動馬達經由該連桿機構驅動該下底板相對於該上底板滑動的過程中，該輔助馬達裝置提供該第二驅動力以輔助驅動該下底板相對於該上底板之滑動。

綜上所述，當下底板相對於上底板滑動以壓迫按鍵之支撐裝置時，按鍵係可處於鍵帽高度下降的狀態以進一步地縮減整體高度，從而有利於可攜式電子裝置之薄型化設計並且有效地解決先前技術所提到的鍵帽傷及顯示螢幕的問題。除此之外，透過上述驅動馬達之邊側驅動設計以及輔助馬達裝置之底側驅動設計，本發明係可確實地解決先前技術中所提到的馬達單邊驅動設計會導致下底板在滑動過程中出現偏轉卡死而造成鍵盤元件損壞的問題，並且大幅地提升鍵帽在升降過程中的作動平穩度。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

請參閱第1圖、第2圖，以及第3圖，第1圖為根據本發明之一實施例所提出之鍵盤10之立體示意圖，第2圖為第1圖之按鍵16之放大示意圖，第3圖為第1圖之鍵盤10於另一視角之放大簡示圖，其中為了清楚地顯示按鍵16的內部結構，第2圖省略鍵帽24之繪示。鍵盤10係可應用在一般具有由上蓋與下殼體組成之開合機構之可攜式電子裝置上（如筆記型電腦或折疊式鍵盤裝置）以供使用者按壓而執行使用者所欲輸入之功能（但不以此為限）。如第1圖至第3圖所示，鍵盤10包含上底板12、下底板14、複數個按鍵16、連桿機構18、驅動馬達20，以及輔助馬達裝置22。下底板14可滑動地設置於上底板12下且對應每一按鍵16之支撐裝置26之位置具有至少一固定結構件32（於第2圖中顯示二個，但不受此限），固定結構件32係可較佳地自下底板14往鍵帽24突出且穿過上底板12彎折形成，為求簡化說明，以下係針對其中之一具有鍵帽收合設計之按鍵16進行描述，至於其他採用相同設計之按鍵16的結構設計，其係可根據以下描述類推，於此不再贅述。按鍵16係設置於上底板12上，按鍵16包含鍵帽24以及支撐裝置26，支撐裝置26係設置於上底板12以及鍵帽24之間且包含第一支撐件28以及第二支撐件30，第一支撐件28以及第二支撐件30係可活動地連接鍵帽24以及上底板12且彼此交叉樞接，以使鍵帽24可隨著第一支撐件28以及第二支撐件30之交叉樞轉相對於上底板12上下移動。在此實施例中，由第2圖可知，第一支撐件28對應固定結構件32之位置可具有抵接面結構34，抵接面結構34係可較佳地為斜面結構且以厚度漸減之方式延伸形成（但不以此為限，舉例來說，在另一實施例中，本發明可採用抵接面結構為曲面結構之設計），藉此，固定結構件32係可隨著下底板14之滑動而沿著抵接面結構34滑動，以驅動鍵帽24在下底板14滑動至收合位置的過程中下降至收合高度。

在實際應用中，按鍵16係可較佳地採用彈性復位設計（但不受此限，也就是說，在另一實施例中，其係可採用其他常見之鍵帽復位設計，例如磁吸復位設計等），舉例來說，如第2圖所示，按鍵16可另包含彈性體25，彈性體25係可較佳地為橡膠墊圈（rubber dome）且分別抵接於鍵帽24以及上底板12，藉此，當按壓鍵帽24的外力被釋放時，彈性體25係可驅動鍵帽24回位，從而產生鍵帽自動回位的功效，以便使用者進行連續按壓操作。

以下係針對驅動馬達20之連桿驅動設計以及輔助馬達裝置22之輔助驅動設計進行詳細之描述，請參閱第3圖、第4圖、第5圖，以及第6圖，第4圖為第3圖之連桿機構18向下滑動至收合位置之示意圖，第5圖為第3圖之輔助馬達裝置22連接下底板14之立體示意圖，第6圖為第1圖之按鍵16於鍵帽24下降至收合高度時沿著剖面線A-A之剖面示意圖。由第3圖以及第4圖可知，連桿機構18係連接於下底板14之第一邊側S₁ 且可活動地設置於上底板12下以相對於上底板12在如第3圖所示之未收合位置以及如第4圖所示之收合位置之間滑動，在實際應用中，連桿機構18係可採用常見應用在鍵帽下沉收合設計中的連桿連動設計，例如單一連桿連動設計或是多連桿省力連動設計等，其相關描述常見於先前技術中，於此不再贅述。驅動馬達20係採用常見之連桿往復驅動設計（例如驅動馬達20可利用如第3圖所示之齒輪21嚙合連桿機構18之齒條19的方式驅動連桿機構18滑動）以連接於連桿機構18，藉此，驅動馬達20係可提供第一驅動力f₁ 驅動連桿機構18相對於上底板12滑動，使得下底板14可隨著連桿機構18在未收合位置以及收合位置之間的滑動而相對於上底板12滑動。

另一方面，輔助馬達裝置22係鄰近於下底板14之第二邊側S₂ 且連接於下底板14之底側S₃ ，輔助馬達裝置22係可採用馬達驅動板件之設計以提供第二驅動力f₂ （與上述第一驅動力f₁ 同向）驅動下底板14相對於上底板12滑動，進而達到輔助驅動功效。更詳細地說，在此實施例中，由第3圖、第4圖以及第5圖可知，輔助馬達裝置22可包含底座36、輔助馬達38，以及活動板40，底座36係固定於上底板12下，輔助馬達38具有斜齒輪傳動軸42，斜齒輪傳動軸42係可轉動地設置於底座36上，活動板40係可活動地設置於底座36上且可活動地連接於下底板14，活動板40上形成有斜齒條結構44以與斜齒輪傳動軸42嚙合，藉此，當輔助馬達38提供第二驅動力f₂ 轉動斜齒輪傳動軸42時，斜齒輪傳動軸42係可經由斜齒條結構44與斜齒輪傳動軸42之間的嚙合驅動活動板40在底座36上移動，從而達到輔助驅動下底板14相對於上底板12之滑動的功效。

在實際應用中，上述下底板14與活動板40之間的連接係可採用常見之活動連接設計，如凸柱與槽孔之連接設計（但不以此為限），舉例來說，如第5圖所示，下底板14可具有凸柱46，活動板40對應凸柱46之位置具有從動槽孔48，凸柱46係可活動地穿設於從動槽孔48，藉此，當活動板40在底座36上移動時，從動槽孔48係可經由凸柱46驅動下底板14相對於上底板12滑動。除此之外，從實務經驗得知，輔助馬達裝置22連接於下底板14之位置與第二邊側S₂ 沿著底側S₃ 所相距之距離d係可較佳地介於底側S₃ 之邊長D的三分之一至四分之一的範圍內，藉以達到使下底板14兩側受力更加均勻的目的。

透過上述設計，當驅動馬達20透過齒輪21與齒條19之間的嚙合連動以提供向下之第一驅動力f₁ 驅動連桿機構18從如第3圖所示之未收合位置向下滑動至如第4圖所示之收合位置時，連桿機構18係可相對應地驅動下底板14從如第3圖所示之位置向下滑動至如第4圖所示之位置，此時，由第2圖以及第6圖可知，隨著下底板14之滑動，固定結構件32係可相對應地沿著抵接面結構34滑動而壓迫第一支撐件24，以驅動鍵帽24克服彈性體25之彈力且下降至如第6圖所示之收合高度。此外，在上述驅動馬達20經由連桿機構18驅動下底板14相對於上底板12向下滑動的過程中，透過斜齒條結構44與斜齒輪傳動軸42之間的嚙合，輔助馬達38係可提供向下之第二驅動力f₂ 驅動活動板40在底座36上從如第3圖所示之位置向下移動到如第4圖所示之位置，藉以輔助驅動下底板14相對於上底板12之向下滑動。

另一方面，當驅動馬達20透過齒輪21與齒條19之間的嚙合連動以提供向上之第一驅動力f₁ 驅動連桿機構18從如第4圖所示之收合位置向上滑動回如第3圖所示之未收合位置時，連桿機構18係可相對應地驅動下底板14從如第4圖所示之位置向上滑動至如第3圖所示之位置，在此過程中，隨著下底板14之滑動，固定結構件32係可相對應地離開抵接面結構34以釋放第一支撐件24（如第2圖所示），此時，由於固定結構件32已不再壓迫第一支撐件24，因此，彈性體25提供回復彈力驅動鍵帽24上升至未收合高度之位置，以供使用者進行後續按壓輸入操作。相似地，在上述驅動馬達20經由連桿機構18驅動下底板14相對於上底板12向上滑動的過程中，透過斜齒條結構44與斜齒輪傳動軸42之間的嚙合，輔助馬達38係可提供向上之第二驅動力f₂ 驅動活動板40在底座36上從如第4圖所示之位置向上移動到如第3圖所示之位置，藉以輔助驅動下底板14相對於上底板12之向上滑動。需注意的是，在實際應用中，驅動馬達20提供第一驅動力f₁ 的初始時間與輔助馬達38提供第二驅動力f₂ 的初始時間之間係可較佳地具有時間差，也就是說，輔助馬達38係可在驅動馬達20提供第一驅動力f₁ 驅動連桿機構18之後（如0.1秒後，但不以此為限）才接著提供第二驅動力f₂ 輔助驅動下底板14滑動，藉以使下底板14相對於上底板12之滑動可更加地平穩。

如此一來，當配置有按鍵16之鍵盤10應用於一般具有由上蓋與下殼體組成之開合機構之可攜式電子裝置上（例如筆記型電腦）時，鍵盤10即可利用驅動馬達20以及輔助馬達裝置22驅動下底板14隨可攜式電子裝置之上蓋相對下殼體閉合而相對於上底板12滑動，使得鍵帽24係可隨之下降至如第6圖所示之收合高度，藉以達到鍵盤10可隨著可攜式電子裝置之閉合而降低鍵帽高度之功效，換句話說，當下底板14相對於上底板12滑動以壓迫按鍵16之支撐裝置26時，按鍵16係可處於鍵帽高度下降的狀態以進一步地縮減整體高度，從而有利於可攜式電子裝置之薄型化設計並且有效地解決先前技術所提到的鍵帽傷及顯示螢幕的問題。除此之外，透過上述驅動馬達20之邊側驅動設計以及輔助馬達裝置22之底側驅動設計，本發明係可確實地解決先前技術中所提到的馬達單邊驅動設計會導致下底板在滑動過程中出現偏轉卡死而造成鍵盤元件損壞的問題，並且大幅地提升鍵帽在升降過程中的作動平穩度。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10:鍵盤 12:上底板 14:下底板 16:按鍵 18:連桿機構 19:齒條 20:驅動馬達 21:齒輪 22:輔助馬達裝置 24:鍵帽 25:彈性體 26:支撐裝置 28:第一支撐件 30:第二支撐件 32:固定結構件 34:抵接面結構 36:底座 38:輔助馬達 40:活動板 42:斜齒輪傳動軸 44:斜齒條結構 46:凸柱 48:從動槽孔 S1:第一邊側 f1:第一驅動力 S2:第二邊側 S3:底側 f2:第二驅動力 d:距離 D:邊長

第1圖為根據本發明之一實施例所提出之鍵盤之立體示意圖。第2圖為第1圖之按鍵之放大示意圖。第3圖為第1圖之鍵盤於另一視角之放大簡示圖。第4圖為第3圖之連桿機構向下滑動至收合位置之示意圖。第5圖為第3圖之輔助馬達裝置連接下底板之立體示意圖。第6圖為第1圖之按鍵於鍵帽下降至收合高度時沿著剖面線A-A之剖面示意圖。

10:鍵盤

12:上底板

14:下底板

18:連桿機構

19:齒條

20:驅動馬達

21:齒輪

22:輔助馬達裝置

36:底座

38:輔助馬達

40:活動板

42:斜齒輪傳動軸

44:斜齒條結構

46:凸柱

S₁:第一邊側

f₁:第一驅動力

S₂:第二邊側

S₃:底側

f₂:第二驅動力

d:距離

D:邊長

Claims

一種鍵盤，其包含：一上底板；複數個按鍵，其設置於該上底板上，每一按鍵包含：一鍵帽；以及一支撐裝置，其可活動地連接於該上底板以及該鍵帽，以使該鍵帽相對於該上底板上下移動；一下底板，其可滑動地設置於該上底板下，該下底板對應每一按鍵之支撐裝置之位置具有至少一固定結構件；一連桿機構，其連接於該下底板之一第一邊側且可活動地設置於該上底板下以相對於該上底板在一未收合位置以及一收合位置之間滑動；一驅動馬達，其連接於該連桿機構，該驅動馬達提供一第一驅動力驅動該連桿機構相對於該上底板滑動，使得該下底板隨著該連桿機構相對於該上底板滑動；以及一輔助馬達裝置，其鄰近於該下底板之一第二邊側且連接於該下底板之一底側，該輔助馬達裝置提供一第二驅動力驅動該下底板相對於該上底板滑動，該第二邊側與該第一邊側相對，該第二驅動力與該第一驅動力同向；其中當該驅動馬達提供該第一驅動力驅動該連桿機構從該未收合位置滑動至該收合位置時，該連桿機構驅動該下底板相對於該上底板滑動至使該至少一固定結構件壓迫該支撐裝置之位置，使得該鍵帽下降至一收合高度；在該驅動馬達經由該連桿機構驅動該下底板相對於該上底板滑動的過程中，該輔助馬達裝置提供該第二驅動力以輔助驅動該下底板相對於該上底板之滑動。
如請求項1所述之鍵盤，其中該驅動馬達提供該第一驅動力的一第一初始時間與該輔助馬達裝置提供該第二驅動力的一第二初始時間之間具有一時間差。
如請求項1所述之鍵盤，其中該輔助馬達裝置包含：一底座，其固定於該上底板下；一輔助馬達，其具有一斜齒輪傳動軸，該斜齒輪傳動軸可轉動地設置於該底座上；以及一活動板，其可活動地設置於該底座上且可活動地連接於該下底板，該活動板上形成有一斜齒條結構以與該斜齒輪傳動軸嚙合；其中當該輔助馬達提供該第二驅動力轉動該斜齒輪傳動軸時，該斜齒輪傳動軸經由該斜齒條結構與該斜齒輪傳動軸之間的嚙合驅動該活動板在該底座上移動，以輔助驅動該下底板相對於該上底板之滑動。
如請求項3所述之鍵盤，其中該下底板具有一凸柱，該活動板對應該凸柱之位置具有一從動槽孔，該凸柱可活動地穿設於該從動槽孔，當該活動板在該底座上移動時，該從動槽孔經由該凸柱驅動該下底板相對於該上底板滑動。
如請求項1所述之鍵盤，其中該輔助馬達裝置連接於該下底板之位置與該第二邊側沿著該底側所相距之一距離介於該底側之一邊長的三分之一至四分之一的範圍內。