TWI508118B

TWI508118B - 按鍵及應用其之鍵盤

Info

Publication number: TWI508118B
Application number: TW102123647A
Authority: TW
Inventors: Fei Ya Chen; Huang Hsiao Kao
Original assignee: Darfon Electronics Corp
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2015-11-11
Also published as: TW201503193A

Description

按鍵及應用其之鍵盤

本發明是有關於一種按鍵及應用其之鍵盤，且特別是有關於一種利用導引機構引導鍵帽移動之按鍵及應用其之鍵盤。

習知之按鍵的運動方向為直上直下，若想降低按鍵高度時，按壓行程(travel distance)會隨之縮減，例如從2公釐減為1公釐，使得使用者的觸鍵手感變差。

本發明提出一種按鍵及應用其之鍵盤，藉由導引機構帶動鍵帽斜向運動，在減少按鍵高度同時具有一定的按鍵行程，保持按壓手感。

根據本發明之一方面，提出一種按鍵。按鍵包括底座、鍵帽以及至少一導引機構。鍵帽設置於底座之上，並可相對於底座於一第一位置與一第二位置之間移動。導引機構由第一斜面、第二斜面與凸塊所構成，第一斜面及第二斜面以一夾角相對設置，形成V形軌道。當鍵帽受按壓時，鍵帽藉由導引機構由第一位置移動至第二位置。

根據本發明之另一方面，提出一種鍵盤。鍵盤包括殼體、底板與設置於殼體上的多個按鍵。此些按鍵其中之一包括底座、鍵帽以及至少一導引機構。底座設置於底板之上。鍵帽設置於底座之上，且可相對於底座於一第一位置與一第二位置之間移動。導引機構由第一斜面、第二斜面與凸塊所構成。第一斜面及第二斜面以一夾角相對設置，形成一V形軌道。當鍵帽受按壓時，鍵帽藉由導引機構由第一位置移動到第二位置。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100‧‧‧按鍵

110‧‧‧鍵帽

111、112‧‧‧凸點

120‧‧‧底座

130‧‧‧框架

140‧‧‧導引機構

141‧‧‧凸塊

141a‧‧‧第三斜面

141b‧‧‧第四斜面

142a‧‧‧第一斜面

142b‧‧‧第二斜面

143‧‧‧V型軌道

150‧‧‧回復裝置

151‧‧‧第一磁性件

152‧‧‧第二磁性件

161‧‧‧突出部

170‧‧‧開關元件

175‧‧‧底板

α‧‧‧夾角

β₁ 、β₂ 、β₃ 、β₄ ‧‧‧傾斜角

A1、A2、B1、B2、I、II‧‧‧位置

C‧‧‧中心線

D‧‧‧鍵距

h₁ 、h₂ ‧‧‧高度

M‧‧‧中線

N‧‧‧向量

S‧‧‧容置空間

W₁ 、W₂ ‧‧‧距離

第1A圖繪示依照本發明一實施例之按鍵的立體分解圖；第1B圖繪示第1A圖之鍵帽、底座、框架的下視立體圖；第1C圖繪示第1A圖中V型軌道的放大圖。

第2A圖繪示凸塊於V型軌道位置I的示意圖；第2B圖繪示凸塊於V型軌道位置II的示意圖；第2C圖繪示凸塊與V型軌道的另一實施例。

第3A圖繪示第1A圖之按鍵的組合圖，第3B圖繪示第1A圖之按鍵未按壓時的上視圖，第3C圖繪示第1A圖之按鍵按壓後的上視圖。

第4A圖繪示第3B圖之剖面圖，第4B圖繪示第3C圖之剖面圖。

第5A圖繪示依據本發明一實施例之鍵盤的底部視圖，第5B圖繪示依據本發明另一實施例之鍵盤的底部視圖。

請參照第1A及1B圖，第1A圖繪示依照本發明一實施例之按鍵100的立體分解圖，第1B圖繪示第1A圖之按鍵的部份元件(鍵帽110、底座120、框架130)的下視立體圖。按鍵100可包括鍵帽110、底座120、框架130、導引機構140、回復裝置150、開關元件170以及底板175。鍵帽110設置於底座120之上，用以供使用者按壓。框架130圍繞鍵帽110，內部具有用以容納鍵帽110的容置空間S。導引機構140可帶動鍵帽110相對於底座120運動。回復裝置150使鍵帽110被按壓後能回復至起始位置。開關元件170位於底座120之下，當按鍵110被觸發時可送出訊號。底板175作為支撐，位於上述元件之下。

如第1A圖所示，導引機構140由凸塊141、第一斜面142a以及第二斜面142b組成。凸塊141位於鍵帽110的四個角落。第一斜面142a與第二斜面142b位於底座120上，兩斜面以夾角α相對設置，形成一V型軌道143，第1C圖所示即為第1A圖之底座120內其中1個V型軌道143 的放大圖。V型軌道143的數量與位置與對應鍵帽110上的凸塊141，且V型軌道143的起點可形成一凹槽144，用以承載凸塊141。本例中係有分別位於底座4角落的4個V型軌道143，且各個V型軌道143的開口方向相同。當使用者按壓鍵帽110時，凸塊141便可沿著V型軌道143的中心線C滑動，進而帶動鍵帽110朝底座120移動。由於各個V型軌道143的尺寸與開口方向相同，其對應的各個凸塊141可一齊、同時滑動，使鍵帽110移動時保持在一穩定平面(例如XY平面)。值得注意的是，在其他實施例中，導引機構140亦可反過來設置，也就是將凸塊141設置在底座120上，而將第一斜面142a及第二斜面142b設置在鍵帽110上，於鍵帽110上形成V型軌道143。

如第1A圖所示，回復裝置150由第一磁性件151與第二磁性件152組成；第一磁性件151與第二磁性件152可互相吸引，例如是兩相反極性的磁鐵，或分別由一鐵件及一磁鐵構成，藉由兩者的吸引力使鍵帽110在受按壓後復位。

另外，按鍵100更可包括一背光模組(未繪示)，設置於底座120之下。鍵帽110則可設置透光區(未繪示)，背光模組的光源可穿透透光區，方便使用者在黑暗處操作按鍵。

請同時參照第1C圖、第2A圖及第2B圖，其中第2A與第2B分別繪示凸塊141於V型軌道143位置I與II的示意圖。第一斜面142a與第二斜面142b可具有相同或不同的傾斜角β，本例係以第一斜面142a的傾斜角β₁ 與第二斜面的傾斜角β₂ 相同為例。由於第一斜面142a與第二斜面142b間具有夾角α，兩斜面在位置II(較遠離夾角α，第2B圖)的最小距離W₂ 會大於兩斜面在位置I(較靠近夾角α，第2A圖)的最小距離W₁ ，因此凸塊141在位置II時便會下落到V型軌道143的較深處。第一斜面142a與第二斜面142b的夾角α與各自的傾斜角β₁ ,β₂ 決定了凸塊141在滑動過程下降的高度(h₁ -h₂ )，也就是按鍵做動時的垂直下降高度(Z軸)。在一實施例中，夾角α可介於60-150度之間，而傾斜角β可介於20-80度之間。

此外，在本例中係以具有弧形側面(例如是球狀)的凸塊141為例，其在滑動時和第一斜面142a與第二斜面142b皆為點接觸，能降低滑動時的摩擦力。然在其他實施例中，凸塊141也可以是如第2C圖所示的梯形，其具有第三斜面141a與第四斜面141b。第三斜面141a的傾斜角β₃ 與第一斜面142a的傾斜角β₁ 互補(互為補角，兩者相加等於180度)，且第四斜面141b的傾斜角β₄ 與第二斜面142b的傾斜角β₂ 互補。如此凸塊141便可完全嵌入V型軌道143之中，與第一斜面142a及第二斜面142b皆為面接觸，在滑動時穩固而不易晃動。

請參照第3A至3C圖。第3A圖繪示第1A圖之按鍵100的組合圖，第3B圖繪示第1A圖之按鍵未按壓時的上視圖，第3C圖繪示第1A圖之按鍵按壓後的上視圖。框架130之容置空間S於X軸方向上具有一第一X軸尺寸，於Y軸方向具有一第一Y軸尺寸。相似地，鍵帽110於X軸方向上具有一第二X軸尺寸，於Y軸方向具有一第二Y軸尺寸。容置空間的尺寸係大於鍵帽的尺寸，也就是說第一X軸尺寸大於第二X軸尺寸，且第一Y軸尺寸大於第二Y軸尺寸，使鍵帽110在X軸及Y軸上均可進行位移。

使用者按壓鍵帽的過程實質上係沿著Z軸進行。當使用者未按壓鍵帽時，鍵帽110位於一第一位置且相對於底座位於最高處。如第2B圖所示，於第一位置時鍵帽110的一角A1貼近框架的一角B1，且鍵帽110平行於XY平面。當使用者按壓鍵帽後，鍵帽110藉由上述之導引機構移動到一第二位置，此時鍵帽110相對於底座最低，且鍵帽110的另一角A2貼近框架130的另一角B2，且鍵帽110仍平行於XY平面，如第2C圖所示。其中A2為A1之對角，B2亦為B1之對角。設鍵帽110具有一參考點位於A2，當鍵帽110位於第一位置時此參考點的座標為(x1,y1,z1)，而位於第二位置時此參考點的座標為(x2,y2,z2)，兩座標的連線以向量N表示，N的長度即為按鍵100的行程(travel distance)。由於N在X,Y,Z三個方向上皆有位移，行程會大於按鍵100的垂直下降高度(Z軸)，因此即使降低按鍵高度，仍能維持一定的行程，保持手感。一實施例中，按鍵下降高度與行程的比值為0.7，也就是當按鍵下降0.7公釐時，行程已達到1公釐。特別說明的是，N不一定要同時具有X,Y,Z三軸的位移，只要包括Z與X,Y任一軸之位移，仍可增加按鍵的行程。

請同時參照第4A、4B圖及3B、3C圖。第4A圖繪示第3B圖之剖面圖，也就是按鍵100按壓前的側視剖面圖；第4B圖則繪示第3C圖之剖面圖，也就是按鍵100按壓後的側視剖面圖，裁切線為V型軌道143的中心線C(參照第1C圖)，故此處未繪示V型軌道。回復裝置150之第一磁性件151位於鍵帽110上，而第二磁性件152位於框架130上。當按鍵100未被按壓時，第一磁性件151與第二磁性件152間的吸引力使鍵帽110 固定在框架130上，保持在第一位置(第4A及3B圖)。當使用者按壓鍵帽110時，鍵帽110藉由前述之導引機構140帶動鍵帽110移動至第二位置(第4B及3C圖)。當使用者釋放鍵帽110時，回復裝置150的吸引力使鍵帽110回復到第一位置(第4A及3B圖)。

如第4A及4B圖所示，按鍵100更可包括一限制機構160。限制機構由突出部161及槽道162組成。突出部161位於鍵帽110並朝鍵帽外側延伸。槽道162位於框架130上對應突出部161的位置，且尺寸大於突出部161。不論鍵帽110相對於底座120位於第一位置(第4A圖)或第二位置(第4B圖)，突出部161皆位於槽道162之內，如此可避免鍵帽110自框架130脫落。

另外在本例中，回復裝置150係設置於鍵帽110的中線M附近，而限制機構160突出部161係設置於鍵帽110的兩個角落(第1A圖)。請參照第5A圖，當有需要將按鍵100作較密集排列時(例如作為鍵盤使用)，此設計可使第一排按鍵的限制機構160和第二排按鍵的回復裝置150在框架130空間內的位置錯開，以充分利用框架130的空間，使兩排按鍵的鍵距D減小。不過，本發明的突出部設置位置與數量並非限制於此，在其他實施例中，若兩排按鍵的鍵距D較大，框架130空間足夠，則突出部的設置位置與數量可依需求自由調整，例如可如第5B圖所示，將回復裝置150(包含第一磁性件151和第二磁性件152)和限制機構160(包含突出部161和槽道162)均設置於鍵帽110的中線M上。

請參照第4A及4B圖，按鍵100包括開關元件170，位於底座120之下。為更加降低按鍵100的整體高度，可將凸塊141的底端切平，並在底部設置凸點111，當鍵帽110位於第二位置時(第4B圖)，凸點111便可觸動開關元件170，送出訊號。本例中，除了鍵帽110四個角落的凸塊141具有凸點111之外，鍵帽110之中央亦設置凸點112，用來觸動開關元件170；而如第1A圖所示，按鍵100上也設置有五個可被抵接導通的開關元件170。如此一來，整個按鍵100具有五個開關元件170與對應的五個凸點111，即便鍵帽110受力不平均而未水平下落，只要至少一個凸點111接觸其所對應的開關元件170，就能送出按鍵100代表的電訊號。

本發明上述實施例所揭露之按鍵開關及鍵盤，係利用兩斜面組成的V型軌道與凸塊，作為導引機構帶動鍵帽相對於框架移動，能降低按鍵的高度。此外，由於鍵帽在移動時不只具有Z軸方向的位移，而可同時具有X,Y,Z三方向的位移量，即使按鍵高度(Z軸)降低，仍可保持一定的行程，維持按壓手感。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。