TWI587338B - 按鍵結構 - Google Patents

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TWI587338B
TWI587338B TW105122204A TW105122204A TWI587338B TW I587338 B TWI587338 B TW I587338B TW 105122204 A TW105122204 A TW 105122204A TW 105122204 A TW105122204 A TW 105122204A TW I587338 B TWI587338 B TW I587338B
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Description

按鍵結構
本發明關於一種按鍵結構，尤指一種利用磁吸力作為鍵帽回復原位驅動力之按鍵結構。
傳統按鍵結構使用彈性橡膠圓突作為鍵帽回復原位的驅動力來源，同時此驅動力也是使用者按壓鍵帽的手感(或力反饋)來源。當按鍵結構體積縮小時(例如按鍵結構高度縮小)，用於設置彈性橡膠圓突的空間也縮小，使得僅彈性橡膠圓突能提供鍵帽的驅動力也有限且彈性橡膠圓突作動的穩定性也降低。過小或不穩定的驅動力將造成使用者按壓鍵帽的手感不佳，例如使用者可能難以察覺鍵帽是否已被有效按壓。另外，目前亦有使用磁吸力作為鍵帽回復原位驅動力之按鍵結構，其透過選用磁力較強的磁鐵，可在鍵帽提供有限的按壓位移中，提供使用者足夠且穩定的反作用力。但是用於提供磁吸力的元件多設置在用於提供鍵帽作動的升降機構上，使得由磁吸力引起的反作用力需經由此升降機構、再經由鍵帽始為使用者所接收，力量傳遞路徑經過的構件較多、轉折也多，再加上這些構件相互間的連接、相對運動而引入的力量，易使使用者感受到的反作用力不穩定。
鑑於先前技術中的問題，本發明提供一種按鍵結構，利用磁吸力及傳動件之交互作用，以提供使用者按壓鍵帽時之按壓位移緩衝。
根據本發明之按鍵結構包含一底座、一鍵帽、一升降機構、一固定件、一活動件及一傳動件。該底座包含一開關及一連接結構。該升降機構連接至該連接結構與該鍵帽之間，該鍵帽經由該升降機構以於一未按壓位置與一按壓位置之間平行於一移動方向相對於該底座移動。該固定件相對於該底座固定地設置於該底座與該鍵帽之間，該固定件具有一第一磁性部。該活動件相對於該底座可活動地設置於該底座與該固定件之間，該活動件具有一第二磁性部及一觸發部，該第一磁性部與該第二磁性部間之一磁吸作用對該活動件施加一磁吸力，該磁吸力的方向指向該第一磁性部，該觸發部與該開關相對設置，當該鍵帽位於該按壓位置時，該觸發部觸發該開關。該傳動件連接於該鍵帽與該活動件之間，當該鍵帽自該未按壓位置朝該按壓位置移動時，該鍵帽經由該傳動件向下移動該活動件，使該觸發部觸發該開關。藉此，由該磁吸力引起的反作用力經由該傳動件直接傳遞至該鍵帽並為使用者所接收，此配置提供直接的力量傳遞路徑，故使用者經由該鍵帽接收的反作用力(或力反饋)穩定。
相較於先前技術，根據本發明之按鍵結構利用傳動件作為鍵帽傳遞力量至活動件的媒介，故能提供使用者直接且穩定的反作用力(或力反饋)，亦能提供使用者明確的按壓手感。
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。
請參閱圖1至圖5。根據本發明之一實施例之一按鍵結構1包含一底座10、一鍵帽12、一升降機構14、一固定件16、一活動件18及一傳動件20。底座10包含一開關102(以帶影線的圓圈表示於圖2中)及一連接結構104。鍵帽12設置於底座10之上，鍵帽12包含一帽體122及一連接結構124(以虛線繪示於圖2中)，設置於帽體122的底表面1222。升降機構14連接至底座10的連接結構104與鍵帽12的連接結構124之間，使得鍵帽12能經由升降機構14以於一未按壓位置(如圖3所示鍵帽12相對於底座10所在之位置)與一按壓位置(如圖5所示所示鍵帽12相對於底座10所在之位置)之間平行於一移動方向D1(以雙箭頭表示於圖中)相對於底座10移動。固定件16相對於底座10固定地設置於底座10與鍵帽12之間，固定件16具有一第一磁性部162。活動件18相對於底座10可活動地設置於底座10與固定件16之間，活動件18具有一第二磁性部182及一觸發部184。第一磁性部162與第二磁性部182之間產生一磁吸作用，此磁吸作用對活動件18(或謂第二磁性部182)施加一磁吸力F1，磁吸力F1的方向指向固定件16的第一磁性部162。觸發部184與開關102相對設置，當鍵帽12位於該按壓位置時，觸發部184觸發開關102。傳動件20的上下兩端連接於活動件18與帽體122的底表面1222之間。當鍵帽12自該未按壓位置朝該按壓位置移動時，鍵帽12經由傳動件20向下移動活動件18(即使活動件18朝向底座10移動)，使觸發部184觸發開關102。於本實施例中，傳動件20包含一彈簧202及一導引柱204，彈簧202的上端抵接於帽體122的底表面1222，彈簧202的下端抵接於活動件18，導引柱204自帽體122的底表面1222朝向活動件18延伸且穿置於彈簧202中。於實作上，導引柱204得與帽體122一體成型。於本實施例中，彈簧202為一螺旋彈簧，圍繞導引柱204，故導引柱204具有導引彈簧202變形、提高彈簧202單性變形的穩定度及可靠度，同時亦有助於彈簧202相對於帽體122的定位。當鍵帽12自該未按壓位置朝向底座10移動時，彈簧202被鍵帽12與活動件18彈性擠壓而對活動件18施加一回復力F2，回復力F2的方向指向底座10。於實作上，回復力F2即相當於彈簧202的回彈力。
如圖5所示，於本實施例中，當鍵帽12位於該按壓位置時，彈簧202仍未被壓實，故原則上，在不考慮各元件重力及元件相互移動產生之摩擦力等因素，活動件18是否會朝向底座10移動即由磁吸力F1與回復力F2之合力決定。當鍵帽12位於該未按壓位置時(如圖3所示者)，彈簧202未被壓縮或是其被壓縮量最小(例如彈簧202以預壓縮的方式組裝)，故此時回復力F2的大小為零或達到一最小值；於圖3中，假設回復力F2為零，故未表示於圖中。此時，磁吸力F1大於回復力F2，磁吸力F1與回復力F2之合力使得活動件18保持相對於底座10保持不動。當鍵帽12被使用者按壓而自該未按壓位置朝向底座10移動至一中間位置(如圖4所示鍵帽12相對於底座10所在之位置，位於該未按壓位置與該按壓位置之間)時，回復力F2隨著鍵帽12的移動而增加至與磁吸力F1平衡，亦即回復力F2克服了磁吸力F1對活動件18相對於底座10運動的拘束。於本實施例中，因回復力F2及磁吸力F1均與移動方向D1平行，故此時磁吸力F1與回復力F2之合力為零。因此，若鍵帽12繼續朝向底座10移動(例如使用者繼續按壓鍵帽12)，鍵帽12將經由傳動件20(或彈簧202)帶動活動件18朝向底座10移動。其中，此中間位置亦可定義為當活動件18開始朝向底座10移動時，鍵帽12相對於底座10所在之位置。接著，當鍵帽12繼續自該中間位置移動至該按壓位置時，觸發部184觸發開關102，如圖5所示。
此外，於鍵帽12自該中間位置移動至該按壓位置的過程中，磁吸力F1的大小隨著活動件18的第二磁性部182遠離固定件16的第一磁性部162而減少，故原則上回復力F2的大小亦減少。例如假設活動件18朝向底座10的移動為等速度運動，則於此期間中，回復力F2與磁吸力F1的大小相同。於本實施例中，當鍵帽12位於該未按壓位置至該中間位置之間時，第一磁性部162與第二磁性部182間之距離最短，磁吸力F1的大小達到一最大值。因此，於使用者按壓鍵帽12以觸發開關102的操作中，於鍵帽12自該未按壓位置至該中間位置之移動過程中，回復力F2的大小自其最小值(即當鍵帽12位於該未按壓位置)逐漸增加至與磁吸力F1的大小相同(或磁吸力F1的最大值)；於鍵帽12自該中間位置至該按壓位置之移動過程中，回復力F2的大小等於磁吸力F1的大小並逐漸減少。此外，於本實施例中，假設於使用者操作按鍵結構1時，鍵帽12僅接受使用者施加的按壓力量及彈簧202對鍵帽12施加的反作用力，故使用者按壓鍵帽12時接收的力反饋(或謂鍵帽12對使用者施加的反作用力)即相當於回復力F2。因此，於使用者按壓鍵帽12以觸發開關102的操作中，使用者將感受到力反饋具有明顯的峰值(即當回復力F2等於磁吸力F1的最大值時，或謂當鍵帽12朝下移動到達該中間位置時)，及感受到力反饋達到該峰值前之按壓位移緩衝(即相當於該未按壓位置至該中間位置之距離)，故按鍵結構1使使用者感受到明確的按壓手感。
此外，當使用者的手指移離位於該按壓位置的鍵帽12時，彈簧202迅速回彈，活動件18受到磁吸力F1的驅使而向上移動且同時經由彈簧202帶動鍵帽12向上移動，直至第一磁性部162與第二磁性部182間之距離最短且鍵帽12回到該未按壓位置。此外，於本實施例中，使用者直接經由鍵帽12、傳動件20感受到磁吸力F1與回復力F2之交互作用，使得使用者按壓鍵帽12的手感(即使用者接收的反作用力)直接反應磁吸力F1與回復力F2之交互作用，故使用者經由鍵帽12接收的反作用力(或力反饋)穩定。
另外，於本實施例中，升降機構14以剪刀腳結構實作且包含二交叉連接的支架142，分別連接至鍵帽12的連接結構124及底座10的連接結構104，以提供鍵帽12相對於底座10的上下運動(即平行於移動方向)。於實作上，升降機構14得以其他可提供鍵帽12上下運動之機構取代，例如二相對分開設置的支架、二相互疊套的環狀構件等。此外，於本實施例中，該移動方向D1相對於底座10為一垂直方向，但本發明不以此為限；例如於實作上，使用不同的升降機構，可使鍵帽12相對於底座10斜向運動。另外，於本實施例中，底座10包含一底板106及一電路板108，底板106設置於電路板108與升降機構14之間。連接結構104設置於底板106；於本實施例中，連接結構104與底板106一體成形，例如以金屬板件沖壓成型。開關102設置於電路板108；於本實施例中，電路板108係一薄膜電路板，開關102以印刷電路的方式形成於該薄膜電路板中。底板106疊置於電路板108上且具有一第一通孔1062，第一通孔1062對著開關102使得開關102經由第一通孔1062露出。
進一步來說，於本實施例中，固定件16包含一殼件164。殼件164固定於底座10並具有一容置空間1642及一第一開口1644，第一開口1644連通容置空間1642，第一磁性部162固定於殼件164，活動件18可活動地設置於容置空間1642內，傳動件20的彈簧202經由第一開口1644伸入容置空間1642。此外，於本實施例中，活動件18整體結構均設置於容置空間1642內，故殼件164還具有一第二開口1646，第二開口1646連通容置空間1642且相對底板106的第一通孔1062，開關102能經由第一通孔1062及第二開口1646露出於容置空間1642，使得當鍵帽12位於該按壓位置時，活動件18的觸發部184能觸碰到開關102。此外，於本實施例中，殼件164透過設置於第二開口1646處的凸緣1648與形成於第一通孔1062邊緣形成之凸緣1064相互卡合，而固定於底座10。又，凸緣1064與電路板108間 形成卡槽，有助於殼件164的凸緣1648與底板106凸緣1064卡合。但本發明均不以此為限，例如直接以膠黏的方式將殼件164固定於底板106上，抑或將殼件164與底板106結構整合，例如使用非順磁性材質(例如工程塑膠)射出成型。
此外，於本實施例中，殼件164整體大致呈管狀或謂環狀且垂直延伸，第一開口1644與第二開口1646即位於相對兩端。第一磁性部162設置於第一開口1644並具有一第二通孔1622，傳動件20的彈簧202經由此第二通孔1622及第一開口1644伸入容置空間1642中。因此，活動件18於磁吸力F1及回復力F2的作用下，於容置空間1642垂直移動；其中，殼件164對活動件18的移動有導引作用。於本實施例中，第一磁性部162與第一開口1644邊緣結構卡合並大致封住第一開口1644，使得容置空間1642經由第一磁性部162的第二通孔1622與殼件164外部相通。另外，於本實施例中，活動件18包含一磁鐵1822及一順磁性板1824(例如鐵合金板件)，順磁性板1824磁吸附(或黏著)於磁鐵1822且位於磁鐵1822與底座10(的底板106)之間，第二磁性部182由磁鐵1822及順磁性板1824形成，此結構可增加活動件18的厚度以提昇活動件18上下移動時的穩定度且可提昇第二磁性部182對第一磁性部162建立的磁場強度，順磁性板1824可增加活動件18結構上的複雜度(例如利用順磁性板1824形成活動件18所需的結構，如後述的觸發部184)。觸發部184設置於順磁性板1824並朝向底座10突出；於實作上，觸發部184與順磁性板1824可結構整合而由一鐵合金板沖壓成型。對應地，第一磁性部162可為一順磁性板或一磁鐵(其磁極與，第二磁性部182的磁鐵1822相反)，即可使第一磁性部162與第二磁性部182間產生磁吸作用。另外，於實作上，使第一磁性部162與第二磁性部182間產生磁吸作用不限上述結構配置。例如第一磁性部162係一順磁性件或一磁鐵，且第二磁性部182對應地係一磁鐵或一順磁性件，即可於兩者之間產生磁吸作用，又例如第一磁性部162與第二磁性部182均為磁鐵，但以磁極相反的方位設置，亦可產生磁吸作用於兩者之間。
另外，於本實施例中，底座10還包含另一電路板110及設置於此電路板110上之一發光元件112(例如但不限於LED)，電路板108疊置於電路板110上，亦即電路板108位於底板106與電路板110之間。於本實施例中，電路板110係一印刷電路板，發光元件112電連接於其上。一般而言，相較於印刷電路板，薄膜電路板較軟，常使用於鍵盤中。薄膜電路板為一三明治結構，包含上、下兩層形成有電路圖形的基層及夾置其中且對應接點處具有通孔的絕緣層，基層及絕緣層通常使用透明的高分子材料製成。為簡化圖示，本實施例之電路板108之三明治結構未顯示於圖式中。於本實施例中，電路板108夾置於底座10與電路板110之間，具有固定電路板108的功效。底板106還具有一窗口1066，相對發光元件112設置，使得發光元件112於光學上能經由窗口1066露出(即光線能穿過電路板108並經由窗口1066射出)。若電路板108亦具有相對發光元件112的通孔，則發光元件112於結構上能經由窗口1066露出(即通過窗口1066能實體觸碰到發光元件112)。於本實施例中，發光元件112能朝向鍵帽12發射光線，例如作為鍵帽12之背光，故按鍵結構1可作為一發光按鍵結構。另外，於邏輯上，電路板108、110可視為一電路板(或謂電路板組合)，而於實作上，電路板108、110可結構整合。例如電路板110亦作為電路板108(薄膜電路板)之一基層；或發光元件112連接至電路板108上，而省略電路板110；又或使用一觸碰開關作為開關102並連接至電路板110上，而省略電路板108。
於前述實施例中，從使用者按壓鍵帽12至觸發開關102(即鍵帽12移動至該按壓位置，如圖5所示者)，再到使用者釋放被按壓的鍵帽12至鍵帽12回到原位(即鍵帽12移動至該未按壓位置，如圖3所示者)，導引柱204均未直接接觸到活動件18，亦即鍵帽12僅經由彈簧202而對活動件18施力，進而使活動件18移動。此外，若彈簧202本身的定位、作動的穩定性足夠，則導引柱204亦可省略；亦即傳動件20為一彈簧202。但本發明均不以此為限。例如圖6所示之按鍵結構 3，其與按鍵結構1結構上大致相同，故為簡化說明，按鍵結構3沿用按鍵結構1之元件符號。除下文的說明外，關於按鍵結構3各構件之其他說明，可參閱關於按鍵結構1相同命名元件之相關說明，不另贅述。按鍵結構3與按鍵結構1之差別在於按鍵結構3之傳動件21的導引柱205自底表面1222延伸的長度較長(相較於按鍵結構1的導引柱204)。當使用者開始按壓鍵帽12以朝向底座10移動時，在回復力F2達到磁吸力F1的最大值之前，導引柱205即已抵靠活動件18。於導引柱205抵靠活動件18後，若鍵帽12開始繼續再朝向底座10移動，鍵帽12將透過導引柱205對活動件18施加一頂推力F3並帶動活動件18朝向底座10移動；其中，頂推力F3的方向指向底座10。此時，假設活動件18朝向底座10的移動為等速度運動，頂推力F3及回復力F2之合力原則上等於磁吸力F1。故於圖6中，鍵帽12即位於該中間位置(相當於按鍵結構1處於圖4之狀態)，導引柱205抵靠活動件18。
補充說明的是，當鍵帽12剛自該未按壓位置到達該中間位置時(即導引柱205剛觸碰活動件18)，導引柱205尚未對活動件18施力，故此時頂推力F3為零。隨著使用者對鍵帽12增加施力，鍵帽12經由導引柱205對活動件18增加施力，使得頂推力F3增加，但在頂推力F3與回復力F2的合力與磁吸力F1平衡之前，鍵帽12保持位於該中間位置。故按鍵結構1於圖6所示之狀態，頂推力F3之值可能為零至磁吸力F1與回復力F2之差值。另外，當活動件18的第二磁性部182逐漸遠離固定件16的第一磁性部162時，磁吸力F1亦逐漸減少，可能使得頂推力F3或回復力F2減少。若是屬於回復力F2減少之情形，則導引柱205與活動件18分開，使得頂推力F3消失。換言之，於圖6所示之實施例中，當鍵帽12自該中間位置移動至該按壓位置時，導引柱205可能保持抵靠活動件18或是逐漸與活動件18分開，均視磁吸力F1的變化與傳動件21的彈簧202的彈性常數(或謂回復力F2的變化)而定；其判斷可由力平衡分析而完成，不另贅述。
此外，於按鍵結構1的按壓操作中(如圖3至圖5所示)，傳動件20的彈 簧202始終未被壓實而保留有被更進一步壓縮的空間。但本發明不以此為限。如圖7所示之按鍵結構4，其與按鍵結構1結構上大致相同，故為簡化說明，按鍵結構4沿用按鍵結構1之元件符號。除下文的說明外，關於按鍵結構4各構件之其他說明，可參閱關於按鍵結構1相同命名元件之相關說明，不另贅述。按鍵結構4與按鍵結構1之差別在於於按鍵結構4中，當使用者開始按壓鍵帽12以朝向底座10移動時，在回復力F2達到磁吸力F1的最大值之前，彈簧202即已被壓實，亦即彈簧202無法再被進一步壓縮且形成一壓實高度，此時彈簧202整體呈剛體狀態。若鍵帽12開始繼續再朝向底座10移動，鍵帽12將透過被壓實的彈簧202對活動件18再施加一頂推力F4並帶動活動件18朝向底座10移動；其中，頂推力F4的方向指向底座10，活動件18經由彈簧202承受回復力F2及頂推力F4(或謂活動件18經由彈簧202承受包含回復力F2及頂推力F4之力)。此時，假設活動件18朝向底座10的移動為等速度運動，頂推力F4及回復力F2之合力原則上等於磁吸力F1。故於圖7中，鍵帽12即位於該中間位置(相當於按鍵結構1處於圖4之狀態)，彈簧202被壓實。
補充說明的是，當鍵帽12剛自該未按壓位置到達該中間位置時(即彈簧202剛被壓實)，鍵帽12除藉由對彈簧202的施力、壓縮而間接對活動件18施加回復力F2，但尚未利用被壓實的彈簧202的剛體特性以經由被壓實的彈簧202對活動件18額外施力，故此時頂推力F4為零。隨著使用者對鍵帽12增加施力，鍵帽12經由壓實的彈簧202對活動件18增加施力，使得頂推力F4增加，但在頂推力F4與回復力F2的合力與磁吸力F1平衡之前，鍵帽12保持位於該中間位置。故當按鍵結構4於圖7所示之狀態時，頂推力F4之值可能為零至磁吸力F1與回復力F2之差值。另外，當活動件18的第二磁性部182逐漸遠離固定件16的第一磁性部162時，磁吸力F1亦逐漸減少，可能使得頂推力F4或回復力F2減少。若是屬於回復力F2減少之情形，則彈簧202不再被壓實，使得頂推力F4消失。換言之，於圖7 所示之實施例中，當鍵帽12自該中間位置移動至該按壓位置時，彈簧202可能保持被壓實的狀態或是逐漸地鬆開(即彈簧202不再被壓實且逐漸回復回彈)，均視磁吸力F1的變化與彈簧202的彈性常數(或謂回復力F2的變化)而定；其判斷可由力平衡的判斷而完成，不另贅述。
於前述各實施例中，活動件18整體以直線運動的方式相對於底座10上下移動。但本發明不以此為限。請參閱圖8至圖11，其為根據本發明之一實施例之一按鍵結構5之相關圖式。按鍵結構5與按鍵結構1於結構邏輯上大致相同，故為簡化說明，按鍵結構5沿用按鍵結構1之元件符號。除下文的說明外，關於按鍵結構5各構件之其他說明，可參閱關於按鍵結構1相同命名元件之相關說明，不另贅述。按鍵結構5與按鍵結構1之差別在於按鍵結構5的固定件17及活動件19與按鍵結構1的固定件16及活動件18結構不同。此外，按鍵結構5的底板106雖與按鍵結構1的底板106於實際的結構輪廓上有不同之處，但此不同之處是主要是按鍵結構5的底板106為了與固定件17結構配合所產生，按鍵結構5的底板106與按鍵結構1的底板106在結構功能上仍是相同，故按鍵結構5的底板106仍沿用按鍵結構1的底板106的相關元件符號。
於本實施例中，固定件17包含一第一磁性部172及一殼件174，殼件174固定於底座10並具有一容置空間1742及連接容置空間1742之一第一開口1744及一第二開口1746，殼件174整體大致呈管狀或謂環狀且垂直延伸，第一開口1744與第二開口1746即位於相對兩端。殼件174透過設置於第二開口1746處的凸緣1748與形成於第一通孔1062邊緣形成之凸緣1064相互卡合，而固定於底座10。活動件19可活動地設置於容置空間1742內，傳動件20的彈簧202經由第一開口1744伸入容置空間1742以抵靠活動件19。於本實施例中，第一磁性部172設置於第一開口1744且具有一缺口1722，第一開口1744之邊緣亦形成一缺口1750，缺口1722與缺口1750相對設置以形成一通孔，彈簧202經由此通孔及第一開口 1744伸入容置空間1742中。於本實施例中，第一磁性部172與第一開口1744邊緣結構卡合並大致封住第一開口1744，使得容置空間1742經由由缺口1722、1750共同形成之通孔與殼件174外部相通。此外，於本實施例中，活動件19包含一磁鐵192、一軟墊194及一觸發部196，軟墊194連接至磁鐵192之一側邊1922，磁鐵192作為活動件19之第二磁性部192，觸發部196設置於軟墊194的底部1942並朝向底座10突出。於實作上，觸發部196與軟墊194一體成型，例如橡膠射出成型。軟墊194因材質柔軟，故可吸收或抑制觸發部196撞擊開關102時的震動，減少使用者操作按鍵結構5時產生的聲響。
此外，第一磁性部172與第二磁性部192之間產生一磁吸作用，此磁吸作用對活動件19(或謂第二磁性部192)施加一磁吸力F1，磁吸力F1的方向指向第一磁性部172。傳動件20的彈簧202抵接於帽體122與活動件19的軟墊194之間。當鍵帽12自一未按壓位置(如圖9所示者)朝向底座10移動時，彈簧202被鍵帽12與活動件19彈性擠壓而對活動件19的軟墊194施加一回復力F2，回復力F2的方向指向底座10。於實作上，回復力F2即相當於彈簧202的回彈力。於本實施例中，軟墊194位於磁鐵192之一側邊1922，故當回復力F2驅使活動件19朝向底座10移動時，磁鐵192(或謂第二磁性部192)朝向底座10旋轉。當鍵帽12位於一按壓位置(如圖11所示者)時，觸發部196觸發開關102。
於本實施例中，當鍵帽12位於該按壓位置時(如圖11所示者)，彈簧202仍未被壓實，故原則上，在不考慮各元件重力及元件相互移動產生之摩擦力等因素，活動件19是否會朝向底座10移動即由磁吸力F1與回復力F2之合力決定。當鍵帽12位於該未按壓位置時(如圖9所示者)，彈簧202未被壓縮或是其被壓縮量最小(例如彈簧202以預壓縮的方式組裝)，故此時回復力F2的大小為零或達到一最小值；於圖9中，假設回復力F2為零，故未表示於圖中。此時，磁吸力F1大於回復力F2，磁吸力F1與回復力F2之合力使得活動件19保持相對於底座10保持不 動。當鍵帽12被使用者按壓而自該未按壓位置朝向底座10移動至一中間位置(如圖10所示鍵帽12相對於底座10所在之位置，位於該未按壓位置與該按壓位置之間)時，回復力F2隨著鍵帽12的移動而增加至與磁吸力F1達到旋轉平衡，亦即回復力F2克服了磁吸力F1對活動件19相對於底座10旋轉運動的影響。因此，若鍵帽12繼續朝向底座10移動(例如使用者繼續按壓鍵帽12)，鍵帽12將經由彈簧202帶動活動件19朝向底座10移動，其中磁鐵192(或謂第二磁性部192)朝向底座10旋轉。故此中間位置亦可定義為當活動件19開始朝向底座10移動(或謂旋轉)時，鍵帽12相對於底座10所在之位置。接著，當鍵帽12繼續自該中間位置移動至該按壓位置時，觸發部196觸發開關102，如圖11所示。
此外，於鍵帽12自該中間位置移動至該按壓位置的過程中，磁吸力F1的大小隨著活動件19的第二磁性部192遠離固定件17的第一磁性部172而減少，故原則上回復力F2的大小亦減少。於本實施例中，當鍵帽12位於該未按壓位置至該中間位置之間時，第一磁性部172與第二磁性部192間之距離最短，磁吸力F1的大小達到一最大值。因此，於使用者按壓鍵帽12以觸發開關102的操作中，於鍵帽12自該未按壓位置至該中間位置之移動過程中，回復力F2的大小自其最小值(即當鍵帽12位於該未按壓位置)逐漸增加；於鍵帽12自該中間位置至該按壓位置之移動過程中，回復力F2隨著磁吸力F1減少而逐漸減少。因此，於使用者按壓鍵帽12以觸發開關102的操作中，使用者將感受到力反饋具有明顯的峰值(即由於回復力F2先增加後減少所形成的局部極大值，此時鍵帽12位於該中間位置)，及感受到力反饋達到該峰值前之按壓位移緩衝(即相當於該未按壓位置至該中間位置之距離)，故按鍵結構5亦可使使用者感受到明確的按壓手感。
此外，當使用者的手指移離位於該按壓位置的鍵帽12時，傳動件20的彈簧202迅速回彈，活動件19受到磁吸力F1的驅使而向上移動(或謂第二磁性部192向上旋轉)且同時經由彈簧202帶動鍵帽12向上移動，直至第一磁性部172與第 二磁性部192間之距離最短且鍵帽12回到該未按壓位置。另外，關於按鍵結構1之變化例按鍵結構3、4之相關說明，亦可適用於按鍵結構5，不另贅述。
此外，於前述各實施例中，按鍵結構1、3、4、5均使用彈簧202傳遞力量，但本發明不以此為限。請參閱圖12，其為根據本發明之另一實施例之一按鍵結構6之剖面圖。按鍵結構6與按鍵結構1於結構邏輯上大致相同，故為簡化說明，按鍵結構6沿用按鍵結構1之元件符號。除下文的說明外，關於按鍵結構6各構件之其他說明，可參閱關於按鍵結構1相同命名元件之相關說明，不另贅述。按鍵結構6與按鍵結構1之差別在於按鍵結構6的傳動件22為一突出柱，自帽體122的底表面1222朝向該活動件延伸且抵接活動件18，故鍵帽12相對於底座10的運動將直接反應至活動件18，亦即鍵帽12與活動件18同步作動。此傳動件22結構上與前述之導引柱204、205相當。又，於本實施例中，傳動件22係一端固定於帽體122的底表面1222，另一端抵靠在活動件18上。於實作上，傳動件22可變更為一端固定於活動件18，另一端抵靠在帽體122的底表面1222上；或是傳動件22的兩端均以固定的方式連接帽體122的底表面1222及活動件18。於使用按鍵結構6時，當使用者按壓鍵帽12時，使用者對鍵帽12的施力將直接經由傳動件22對活動件18施加一頂推力F5。當頂推力F5克服磁吸力F1後(即在頂推力F5與磁吸力F1達到平衡後)，鍵帽12即能向下移動，活動件18亦同步向下移動。當鍵帽12位於該按壓位置時，使得觸發部184觸發開關102。同樣地，當使用者的手指移離位於該按壓位置的鍵帽12時，頂推力F5消失，活動件18受到磁吸力F1的驅使而向上移動，鍵帽12亦同步向上移動，直至第一磁性部162與第二磁性部182間之距離最短且鍵帽12回到該未按壓位置。藉此，按鍵結構6雖未使用彈簧，亦能提供使用者穩定且可靠的按壓手感。
於前述各實施例中，開關102以印刷電路的方式形成於一薄膜電路板中，故當觸發部184、196僅需能提供下壓的功能即可。但本發明不以此為限。 以圖8及圖9所示的結構配置為參考，例如於一實施例的按鍵結構中，若其開關為一對接點，此按鍵結構可再包含一導電片24(以虛線繪示於圖8及圖9中)，設置於該開關(大致對應圖中開關102的位置)與活動件19之間。當鍵帽12位於該按壓位置時，觸發部196經由導電片24接觸該開關；亦即導電片24被觸發部196下壓而短接該開關的一對接點，進而實現該開關的觸發。於此實施例中，導電片24呈U形且夾置於觸發部196上(即軟墊194底部)。
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。
1、3、4、5、6‧‧‧按鍵結構
10‧‧‧底座
102‧‧‧開關
104‧‧‧連接結構
106‧‧‧底板
1062‧‧‧第一通孔
1064‧‧‧凸緣
1066‧‧‧窗口
108、110‧‧‧電路板
112‧‧‧發光元件
12‧‧‧鍵帽
122‧‧‧帽體
1222‧‧‧底表面
124‧‧‧連接結構
14‧‧‧升降機構
142‧‧‧支架
16、17‧‧‧固定件
162、172‧‧‧第一磁性部
1622‧‧‧第二通孔
1722‧‧‧缺口
164、174‧‧‧殼件
1642、1742‧‧‧容置空間
1644、1744‧‧‧第一開口
1646、1746‧‧‧第二開口
1648、1748‧‧‧凸緣
1750‧‧‧缺口
18、19‧‧‧活動件
182‧‧‧第二磁性部
1822‧‧‧磁鐵
1824‧‧‧順磁性板
184、196‧‧‧觸發部
192‧‧‧第二磁性部、磁鐵
1922‧‧‧側邊
194‧‧‧軟墊
1942‧‧‧底部
20、21、22‧‧‧傳動件
202‧‧‧彈簧
204、205‧‧‧導引柱
24‧‧‧導電片
D1‧‧‧移動方向
F1‧‧‧磁吸力
F2‧‧‧回復力
F3、F4、F5‧‧‧頂推力
圖1為根據本發明之一實施例之一按鍵結構之示意圖。 圖2為圖1中按鍵結構之爆炸圖。 圖3為圖1中按鍵結構沿線X-X之剖面圖。 圖4為圖3中按鍵結構被部分按壓之剖面圖。 圖5為圖3中按鍵結構被完全按壓之剖面圖。 圖6為根據另一實施例之一按鍵結構之剖面圖。 圖7為根據另一實施例之一按鍵結構之剖面圖。 圖8為根據本發明之另一實施例之一按鍵結構之爆炸圖。 圖9為圖8中按鍵結構之剖面圖。 圖10為圖8中按鍵結構被部分按壓之剖面圖。 圖11為圖8中按鍵結構被完全按壓之剖面圖。 圖12為根據本發明之另一實施例之一按鍵結構之剖面圖。
1‧‧‧按鍵結構
10‧‧‧底座
102‧‧‧開關
104‧‧‧連接結構
106‧‧‧底板
1062‧‧‧第一通孔
1064‧‧‧凸緣
1066‧‧‧窗口
108、110‧‧‧電路板
112‧‧‧發光元件
12‧‧‧鍵帽
122‧‧‧帽體
1222‧‧‧底表面
124‧‧‧連接結構
14‧‧‧升降機構
142‧‧‧支架
162‧‧‧第一磁性部
1622‧‧‧第二通孔
164‧‧‧殼件
1642‧‧‧容置空間
1644‧‧‧第一開口
1646‧‧‧第二開口
1648‧‧‧凸緣
182‧‧‧第二磁性部
1822‧‧‧磁鐵
1824‧‧‧順磁性板
184‧‧‧觸發部
20‧‧‧傳動件
202‧‧‧彈簧
204‧‧‧導引柱
D1‧‧‧移動方向
F1‧‧‧磁吸力
F2‧‧‧回復力

Claims (17)

  1. 一種按鍵結構，包含：一底座，包含一開關及一連接結構；一鍵帽；一升降機構，連接至該連接結構與該鍵帽之間，該鍵帽經由該升降機構以於一未按壓位置、經一中間位置至一按壓位置之間，實質上平行於一移動方向相對於該底座移動；一固定件，相對於該底座固定地設置於該底座與該鍵帽之間，該活動件係可相對於該鍵帽移動，該固定件具有一第一磁性部；一活動件，相對於該底座可活動地設置於該底座與該固定件之間，該活動件具有一第二磁性部及一觸發部，該第一磁性部與該第二磁性部間之一磁吸作用對該活動件施加一磁吸力，該磁吸力的方向指向該第一磁性部，該觸發部與該開關相對設置，當該鍵帽位於該按壓位置時，該觸發部觸發該開關；以及一傳動件，連接於該鍵帽與該活動件之間且包含一彈簧，當該鍵帽自該未按壓位置朝向該底座移動時，該彈簧被該鍵帽與該活動件擠壓而對該活動件施加一回復力，該回復力的方向指向該底座；其中，於該鍵帽自該未按壓位置至該中間位置的移動過程中，該磁吸力大於該回復力，使得該彈簧變形但該第二磁性部相對於該底座不動；於該鍵帽自該中間位置至該按壓位置的移動過程中，該鍵帽經由該傳動件向下移動該活動件，使該第二磁性部朝向該底座移動進且該觸發部觸發該開關。
  2. 如請求項1所述之按鍵結構，其中該第一磁性部具有一第二通孔，該彈簧經由該第二通孔穿過該第一磁性部，使該彈簧的下端抵接於該活動件。
  3. 如請求項1所述之按鍵結構，其中該彈簧的上端抵接於該鍵帽，該彈簧的下端抵接於該活動件。
  4. 如請求項3所述之按鍵結構，其中該傳動件更包含一導引柱，該彈簧圍繞該導引柱，於該鍵帽自該未按壓位置至該按壓位置的移動過程中，該導引柱均未直接接觸到該活動件。
  5. 如請求項1所述之按鍵結構，其中該固定件包含一殼件，該殼件固定於該底座並具有一容置空間及一第一開口，該第一開口連通該容置空間，該第一磁性部固定於該殼件，該活動件可活動地設置於該容置空間內，該傳動件經由該第一開口伸入該容置空間。
  6. 如請求項5所述之按鍵結構，其中該第一磁性部設置於該第一開口並具有一第二通孔，該傳動件經由該第二通孔及該第一開口伸入該容置空間。
  7. 如請求項5所述之按鍵結構，其中該底座包含一底板及一電路板，該底板設置於該電路板與該升降機構之間，該底板具有一第一通孔，該連接結構設置於該底板，該開關設置於該電路板，該殼件具有一第二開口，該第二開口連通該容置空間且相對該第一通孔設置，該開關經由該第一通孔及該第二開口露出於該容置空間。
  8. 如請求項5所述之按鍵結構，其中該活動件包含一磁鐵及一順磁性板，該順磁性板磁吸附於該磁鐵且位於該磁鐵與該底座之間，該第二磁性部由該磁鐵及該順磁性板形成，該觸發部設置於該順磁性板並朝向該底座突出。
  9. 如請求項5所述之按鍵結構，其中該活動件包含一磁鐵及一軟墊，該軟墊連接至該磁鐵之一側邊，該磁鐵作為該第二磁性部，該觸發部設置於該軟墊的底部並朝向該底座突出。
  10. 如請求項9所述之按鍵結構，其中當該活動件朝向該底座移動時，該磁鐵朝向該底座旋轉。
  11. 如請求項10所述之按鍵結構，更包含一導電片，設置於該開關與該活動件之間，其中當該鍵帽位於該按壓位置時，該觸發部經由該導電片觸發該開關。
  12. 如請求項1所述之按鍵結構，其中當該鍵帽位於該中間位置時，該彈簧被壓實。
  13. 如請求項1所述之按鍵結構，其中該磁吸力及該回復力實質上均平行於該移動方向。
  14. 如請求項1所述之按鍵結構，其中該底座包含一底板及一電路板，該底板設置於該電路板與該升降機構之間，該底板具有一第一通孔，該連接結構設置於該底板，該開關設置於該電路板且經由該第一通孔露出。
  15. 如請求項14所述之按鍵結構，其中該電路板係一薄膜電路板。
  16. 如請求項14所述之按鍵結構，其中該底座包含一發光元件，該發光元件設置於該電路板，該底板具有一窗口，該發光元件經由該窗口露出，該發光元件朝向該鍵帽發射光線。
  17. 如請求項1所述之按鍵結構，其中該第一磁性部係一順磁性件或一磁鐵，該第二磁性部對應地係一磁鐵或一順磁性件。
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