TWI627559B - 按鍵結構及彈性圓頂 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種按鍵結構及其彈性圓頂。該按鍵結構包含一底座、一鍵帽及該彈性圓頂。該鍵帽設置於該底座之上，該彈性圓頂抵靠於該底座及該鍵帽之間。該彈性圓頂包含一頂部、一基部、連接該頂部及該基部之一連接牆，及自該基部突出且朝向該頂部延伸之一突出牆。當該鍵帽未被按壓時，該突出牆末端與該鍵帽是分開的，而在該鍵帽被按壓移動一段距離後，該突出牆會被該鍵帽擠壓而彈性變形。因此，由於該彈性圓頂具有該突出牆，故可提供使用者於按壓該鍵帽時不同於傳統不具有突出牆的彈性圓頂的手感。

Description

按鍵結構及彈性圓頂

本發明關於一種按鍵結構，尤指一種使用彈性圓頂的按鍵結構。

於目前使用矽膠圓頂提供鍵帽所需回彈力的按鍵中，矽膠圓頂的頂部抵靠鍵帽的下表面，矽膠圓頂的環狀底部抵靠按鍵的底座。使用者可按壓鍵帽以使鍵帽向下移動進而使矽膠圓頂變形。以按壓鍵帽所需施力對鍵帽向下移動位移量的關係而言，於鍵帽自一未按壓位置向下移動至一臨界位置的過程中，施力隨著位移量增加而增加，當鍵帽移動至臨界位置時，所需施力也達到峰值，且因為矽膠圓頂的圍壁(連接頂部及環狀底部)的形狀無法再維持住而開始發生挫曲。接著，於鍵帽自臨界位置向下移動至一觸發位置的過程中，矽膠圓頂的圍壁挫曲，使得施力隨著位移量增加而減少。矽膠圓頂內側在頂部下方通常有一個突出物，當鍵帽移動至觸發位置時，此突出物接觸(或謂觸發)底座的開關；此時矽膠圓頂也經由此突出物抵靠底座。當鍵帽繼續向下移動時，鍵帽也會擠壓此突出物，使得施力又隨著位移量增加而增加。當鍵帽繼續移動至按壓位置(通常設計為容許鍵帽移動的死點，例如鍵帽被其他結構件擋住而無法或相當不易繼續向下移動)時，對應靠近按壓位置的所需施力將急劇上升。於使用者實際按壓鍵帽時，當鍵帽經過臨界位置時，使用者按壓鍵帽的手指感受到的反饋力(即按壓鍵帽所需施力之反作用力)驟降，使得使用者的手指原則上會因慣性而很快地使鍵帽移動經過觸發位置而至按壓位置。雖然在鍵帽自觸發位置移動至按壓位置的過程中，施力隨著位移量增加而增加，但通常無法有效使鍵帽在到達按壓位置前減速，使得鍵帽是以撞擊的方式到達按壓位置，此產生撞擊聲，也使使用者的手指有撞擊感。因此，整體而言，使用者於按壓此類按鍵時會有生硬感及不適感，不利於長時間操作按鍵。

鑑於先前技術中的問題，本發明提供一種彈性圓頂及利用此彈性圓頂的按鍵結構。利用彈性圓頂自其基部朝上突出延伸的突出牆，提供使用者按壓鍵帽時的彈性緩衝。

根據本發明之彈性圓頂係組裝至一按鍵結構中，該按鍵結構包含一底座及一鍵帽，該底座包含一開關，該鍵帽設置於該底座之上，該鍵帽自一未按壓位置、經過一觸發位置至一按壓位置相對於該底座上下移動，該彈性圓頂抵靠於該底座及該鍵帽之間。該彈性圓頂包含一頂部、一基部、一連接牆及一突出牆。該彈性圓頂以該頂部抵靠該鍵帽。該彈性圓頂以該基部抵靠該底座。該連接牆連接該頂部及該基部。該突出牆自該基部突出朝上延伸。其中，當該鍵帽位於該未按壓位置時，該突出牆末端與該鍵帽是分開的，當該鍵帽位於該觸發位置時，該彈性圓頂觸發該開關且該突出牆末端與該鍵帽保持分開，及當該鍵帽位於該按壓位置時，該突出牆被該鍵帽擠壓而彈性變形。藉此，在該鍵帽向下移動超過該觸發位置後，該鍵帽將接觸並擠壓該突出牆，可減緩該鍵帽向下移動的速度，產生緩衝效果。

根據本發明之按鍵結構包含一底座、一鍵帽及前述的彈性圓頂。該底座包含一開關。該鍵帽設置於該底座之上。該彈性圓頂抵靠於該底座及該鍵帽之間，該彈性圓頂的連接牆連接該彈性圓頂的頂部及該彈性圓頂的基部，該彈性圓頂的突出牆自該基部突出且朝上延伸，該彈性圓頂以該頂部抵靠該鍵帽，該彈性圓頂以該基部抵靠該底座。其中，該鍵帽自一未按壓位置、經過一觸發位置至一按壓位置相對於該底座上下移動，當該鍵帽位於該未按壓位置時，該突出牆末端與該鍵帽是分開的，當該鍵帽位於該觸發位置時，該彈性圓頂觸發該開關且該突出牆末端與該鍵帽保持分開，及當該鍵帽位於該按壓位置時，該突出牆被該鍵帽擠壓而彈性變形。藉此，在該鍵帽向下移動超過該觸發位置後，該鍵帽將接觸並擠壓該突出牆，可減緩該鍵帽向下移動的速度，產生緩衝效果。

相較於先前技術，本發明之彈性圓頂額外具有自其基部朝上突出延伸的突出牆，在該鍵帽向下移動超過該觸發位置後，仍有該突出牆抵抗該鍵帽向下的移動，以減緩該鍵帽向下移動的速度，進而消除或減輕使得於該鍵帽到達該按壓位置時感受到的撞擊感，使得使用者於操作本發明之按鍵結構時不會有生硬感及不適感，或是生硬感及不適感明顯減輕了，此有益於使用者長時間操作該按鍵結構。

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6。根據本發明之一實施例之一按鍵結構1包含一底座12、一鍵帽14及一彈性圓頂16。鍵帽14設置於底座12之上。彈性圓頂16抵靠於底座12及鍵帽14之間。鍵帽14係可操作地以相對於底座12上下移動，於實作上，鍵帽14係自一未按壓位置(如圖4所示)、經過一觸發位置(如圖5所示)至一按壓位置(如圖6所示)相對於該底座上下移動。於鍵帽14向下移動時，彈性圓頂16受到鍵帽14的擠壓而彈性變形，此彈性變形提供鍵帽14向上回彈之力。於本實施例中，按鍵結構1還包含一升降機構18，連接於底座12及鍵帽14之間，鍵帽14支撐於升降機構18並經由升降機構18以相對於底座12上下移動。底座12包含一底板122及疊置於底板122上之一開關電路板124。升降機構18係一剪刀腳結構，與底板122的連接結構1222(經由開關電路板124的鏤空1242露出)及鍵帽14的連接結構142(於圖1中以隱藏線繪示)銜接，但本發明不以此為限。例如，升降機構18以其他結構實作，例如懸臂結構，鍵帽14可支撐其上並經由其而能相對於底座12上下移動；又例如，若彈性圓頂16足以穩定支撐鍵帽14時，按鍵結構1於實作上亦可省略升降機構18。此外，於本實施例中，開關電路板124以薄膜電路板實作並具有一開關1244(於圖1中以影線表示)，位於彈性圓頂16下方。薄膜電路板為一層狀結構，原則上具有上、下兩層的電路載板及夾置中間的絕緣板，為簡化圖面，開關電路板124以單一結構剖面繪示。但本發明不以此為限，例如開關1244得以設置於底板122上之單一開關元件實作，此時，開關電路板124可省略。開關1244其可經由鍵帽14向下移動以擠壓彈性圓頂16而觸發。

此外，彈性圓頂16包含一頂部162、一基部164、一連接牆166及一突出牆168。連接牆166連接頂部162及基部164，突出牆168自基部164突出且朝上延伸(或謂朝向鍵帽14延伸)。彈性圓頂16以頂部162抵靠鍵帽14，彈性圓頂16以基部164抵靠底座12。於本實施例中，基部164呈環狀結構，連接牆166大致呈錐狀且呈一環狀結構，突出牆168亦呈一環狀結構，突出牆168自基部164上表面164a向上延伸。此外，彈性圓頂16內側還包含一觸發部170，設置於頂部162的下表面162a且向下突出(或謂朝向基部164或底座12突出)，用以觸發開關1244。此外，彈性圓頂16底部還具有數個通氣槽160，用以平衡彈性圓頂16內外壓力；為簡化圖式，於剖面圖中均未予繪示。

於使用按鍵結構1時，使用者可按壓鍵帽14以使鍵帽14自該未按壓位置、經過該觸發位置移動至該按壓位置；接著，使用者可釋放鍵帽14(即使用者手指不再對鍵帽14施力，例如手指移離鍵帽14)，鍵帽14透過彈性圓頂16的回彈力(因鍵帽14擠壓彈性圓頂16而產生)而能回到該未按壓位置。其中，當鍵帽14位於該未按壓位置時(例如使用者尚未對鍵帽14施力)，突出牆168末端與鍵帽14是分開的(亦即鍵帽14尚未接觸到突出牆168)，如圖2所示。由於開關1244至觸發部170的距離L1(於本實施例中，相當於觸發部170末端於垂直方向到基部164下表面164b的距離)小於突出牆168末端至鍵帽14下表面14a的距離L2(於本實施例中，相當於突出牆168末端於垂直方向到頂部162上表面162b的距離)，故當鍵帽14位於該觸發位置時(例如使用者按壓鍵帽14至開關1244被觸發)，彈性圓頂16經由觸發部170觸發開關1244且突出牆168末端與鍵帽14仍保持分開，如圖5所示；其中，在開關1244被觸發前，連接牆166已挫曲。接著，當鍵帽14位於該按壓位置時(例如於開關1244被觸發後，使用者繼續按壓鍵帽14)，突出牆168被鍵帽14擠壓而彈性變形，如圖6所示。

請併參閱圖7，圖7為按壓鍵帽14所需施力對鍵帽14向下移動位移量的關係示意圖。從另一方面而言，當鍵帽14自該未按壓位置向下移動至一臨界位置時(相當於圖7中鍵帽14位移量為d1時)，按壓鍵帽14的施力達到一個峰值(即如圖7中施力為Fp時)，連接牆166開始產生挫曲。接著，當鍵帽14繼續向下移動時，施力隨著位移量增加而減少。當鍵帽14移動至該觸發位置時(相當於圖7中鍵帽14位移量為d2時)，觸發部170觸發開關1244，按壓鍵帽14的施力達到一個谷值(即如圖7中施力為Fv時)。於實作上，前述峰值與谷值之差即是使用者經由手指觸覺(即感受按壓鍵帽14的反饋力)分辨開關1244是否被觸發的基礎。接著，當鍵帽14繼續向下移動時，鍵帽14也會擠壓觸發部170以使觸發部170彈性變形，使得施力隨著位移量增加而增加。當鍵帽14移動至一接觸位置時(相當於圖7中鍵帽14位移量為d3時)，鍵帽14的下表面14a接觸到突出牆168末端。接著，當鍵帽14繼續向下移動時，鍵帽14也會擠壓突出牆168以使突出牆168彈性變形，使得施力隨著位移量增加而更形增加(或謂位移量大於d3時的曲線斜率大於位移量介於d2至d3時的曲線斜率)。於實作上，可設計該按壓位置為容許鍵帽14移動的下死點，例如鍵帽14被其他結構件擋住而無法或相當不易繼續向下移動(例如升降機構18、底座12、被壓實的彈性圓頂16)，故當鍵帽14移動至該按壓位置時(相當於圖7中鍵帽14位移量為d4時)，鍵帽14即無法或難以再繼續向下移動，此時使用者的手指會因鍵帽14突然停止向下移動而有撞擊感。由於在鍵帽14到達該按壓位置前，因突出牆168變形的作用，鍵帽14向下移動的速度減緩，故使用者感受到的撞擊感也減少。若彈性圓頂16不具有突出牆168，於位移量d3至位移量d4時，對鍵帽14的施力將如圖7中以鏈線繪示的曲線所示者；因此，在鍵帽14到達該按壓位置(即對應位移量為d4)前，鍵帽14向下移動的速度減緩程度較少，故在到達該按壓位置(即對應位移量為d4)時使用者的手指感受到的撞擊感也較大。換言之，突出牆168的彈性變形能吸收至少部分使用者手指隨鍵帽14向下移動至少部分的動能，進而減輕使用者感受到的撞擊感，故有按壓緩衝的效果。

另外，於本實施例中，突出牆168為一完整環狀結構，但本發明不以此為限。例如，如圖8所示，於另一實施例中，一彈性圓頂26的突出牆268包含複數個分離的突出部2682，自基部164上表面164a朝上延伸。相鄰的突出部2682間具有缺口2684，這些突出部2682整體仍是呈環狀排列，圍繞著連接牆166。邏輯上可將突出牆268視為具有切口的突出牆168，故當突出牆268被向下移動的鍵帽14擠壓時，缺口2684提供突出部2682變形的空間。因此，若前述按鍵結構1的彈性圓頂16改以彈性圓頂26取代時，按壓鍵帽14所需施力對鍵帽14向下移動位移量的關係與圖7所示者相似，不同之處在於對應位移量為d3至d4間之位移量對施力間的關係曲線原則上將位於圖7中實線與鏈線之間。

如前述說明，突出牆168、268均具有減緩鍵帽14經過該觸發位置後向下移動的速度，進而產生按壓緩衝效果。因此，於實作上，突出牆168、268亦得以其他結構實作。例如，於另一實施例中，如圖9及圖10所示，一彈性圓頂36的突出牆368係自基部164上表面164a朝上偏離頂部162斜向延伸(或謂朝上、朝外延伸)。當彈性圓頂36取代彈性圓頂16而使用於按鍵結構1中時，突出牆368受到鍵帽14擠壓的變形以虛線示意於圖10中。又例如，於另一實施例中，如圖11及圖12所示，一彈性圓頂46的突出牆468包含一斜向部4682及一垂直部4684，斜向部4682自基部164上表面164a朝上偏離頂部162斜向延伸(或謂自基部164上表面164a朝外斜向延伸)，垂直部4684自斜向部4682(或謂其末端)朝上垂直延伸，垂直部4684及斜向部4682亦均為環狀結構。當彈性圓頂46取代彈性圓頂16而使用於按鍵結構1中時，突出牆468受到鍵帽14擠壓的變形以虛線示意於圖12中。關於對應前述彈性圓頂36、46之施力對位移量的關係，請參閱前述關於圖7之說明；原則上，突出牆368、468的結構變化將改變對應位移量為d3至d4間之位移量對施力間的關係曲線，且此變此的曲線均高於圖7中之鏈線。換言之，前述突出牆368、468的彈性變形能吸收使用者手指隨鍵帽14向下移動至少部分的動能，故有按壓緩衝的效果。另外，突出牆368、468亦可採用如突出牆268中的缺口2684設計，不另贅述。

另外，如前述說明，突出牆168、268、368、468的彈性變形均能吸收能量，其吸收的量原則上與結構形狀有關，也與結構的尺寸比例有關。以彈性圓頂16為例，如圖4所示，突出牆168末端至基部164下表面164b的距離L3(即突出牆168末端於垂直方向到下表面164b的距離，相當於基部164加上突出牆168的高度)可以是，但不限於頂部162上表面162b至基部164下表面164b的距離L4(即上表面162b與下表面164b於垂直方向的間距，相當於彈性圓頂16的高度)的0.3至0.45倍。又，突出牆168末端至基部164上表面164a的距離L5(即突出牆168末端於垂直方向到上表面164a的距離)可以是，但不限於0.1 mm至0.5 mm，例如0.2 mm。 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‧‧‧按鍵結構

12‧‧‧底座

122‧‧‧底板

1222‧‧‧連接結構

124‧‧‧開關電路板

1242‧‧‧鏤空

1244‧‧‧開關

14‧‧‧鍵帽

14a‧‧‧下表面

142‧‧‧連接結構

16、26、36、46‧‧‧彈性圓頂

160‧‧‧通氣槽

162‧‧‧頂部

162a‧‧‧下表面

162b‧‧‧上表面

164‧‧‧基部

164a‧‧‧上表面

164b‧‧‧下表面

166‧‧‧連接牆

168、268、368、468‧‧‧突出牆

170‧‧‧觸發部

18‧‧‧升降機構

2682‧‧‧突出部

2684‧‧‧缺口

4682‧‧‧斜向部

4684‧‧‧垂直部

d1、d2、d3、d4‧‧‧位移量

Fp、Fv‧‧‧施力

L1、L2、L3、L4、L5‧‧‧距離

圖1為根據本發明之一實施例之一按鍵結構之爆炸圖。 圖2為圖1中按鍵結構之剖面圖。 圖3為圖1中按鍵結構之彈性圓頂之示意圖。 圖4為圖3中彈性圓頂之剖面圖。 圖5為圖1中按鍵結構於其鍵帽位於一觸發位置時之剖面圖。 圖6為圖1中按鍵結構於其鍵帽位於一按壓位置時之剖面圖。 圖7為按壓鍵帽所需施力對鍵帽向下移動位移量的關係示意圖。 圖8為根據另一實施例之彈性圓頂之示意圖。 圖9為根據另一實施例之彈性圓頂之示意圖。 圖10為圖9中彈性圓頂之剖面圖。 圖11為根據另一實施例之彈性圓頂之示意圖。 圖12為圖11中彈性圓頂之剖面圖。

Claims (15)

1. 一種按鍵結構，包含：一底座，包含一開關；一鍵帽，設置於該底座之上；以及一彈性圓頂，抵靠於該底座及該鍵帽之間，該彈性圓頂包含一頂部、一基部、一連接牆及一突出牆，該連接牆連接該頂部及該基部，該突出牆自該基部突出且朝上延伸，該彈性圓頂以該頂部抵靠該鍵帽，該彈性圓頂以該基部抵靠該底座；其中，該鍵帽自一未按壓位置、經過一觸發位置至一按壓位置相對於該底座上下移動，當該鍵帽位於該未按壓位置時，該突出牆末端與該鍵帽是分開的，當該鍵帽位於該觸發位置時，該彈性圓頂觸發該開關且該突出牆末端與該鍵帽保持分開，及當該鍵帽位於該按壓位置時，該突出牆被該鍵帽擠壓而彈性變形。
2. 如請求項1所述之按鍵結構，其中該連接牆及該突出牆均呈一環狀結構。
3. 如請求項2所述之按鍵結構，其中該突出牆包含一斜向部及一垂直部，該斜向部自該基部上表面朝上偏離該頂部斜向延伸，該垂直部自該斜向部朝上垂直延伸。
4. 如請求項2所述之按鍵結構，其中該突出牆自該基部上表面朝上偏離該頂部斜向延伸。
5. 如請求項1所述之按鍵結構，其中該突出牆包含複數個分離的突出部，自該基部上表面朝上延伸。
6. 如請求項1所述之按鍵結構，其中該突出牆末端至該基部下表面的距離為該頂部上表面至該基部下表面的距離的0.3至0.45倍。
7. 如請求項1所述之按鍵結構，其中該突出牆末端至該基部上表面的距離為0.1mm至0.5mm。
8. 如請求項1所述之按鍵結構，更包含一升降機構，連接於該底座及該鍵帽之間，其中該鍵帽支撐於該升降機構並經由該升降機構以相對於該底座上下移動。
9. 一種彈性圓頂，組裝至一按鍵結構中，該按鍵結構包含一底座及一鍵帽，該底座包含一開關，該鍵帽設置於該底座之上，該鍵帽自一未按壓位置、經過一觸發位置至一按壓位置相對於該底座上下移動，該彈性圓頂抵靠於該底座及該鍵帽之間，該彈性圓頂包含：一頂部，該彈性圓頂以該頂部抵靠該鍵帽；一基部，該彈性圓頂以該基部抵靠該底座；一連接牆，連接該頂部及該基部；以及一突出牆，自該基部突出且朝上延伸；其中，當該鍵帽位於該未按壓位置時，該突出牆末端與該鍵帽是分開的，當該鍵帽位於該觸發位置時，該彈性圓頂觸發該開關且該突出牆末端與該鍵帽保持分開，及當該鍵帽位於該按壓位置時，該突出牆被該鍵帽擠壓而彈性變形。
10. 如請求項9所述之彈性圓頂，其中該連接牆及該突出牆均呈一環狀結構。
11. 如請求項10所述之彈性圓頂，其中該突出牆包含一斜向部及一垂直部，該斜向部自該基部上表面朝上偏離該頂部斜向延伸，該垂直部自該斜向部朝上垂直延伸。
12. 如請求項10所述之彈性圓頂，其中該突出牆自該基部上表面朝上偏離該頂部斜向延伸。
13. 如請求項9所述之彈性圓頂，其中該突出牆包含複數個分離的突出部，自該基部上表面朝上延伸。
14. 如請求項9所述之彈性圓頂，其中該突出牆末端至該基部下表面延伸的平面的距離為該頂部上表面至該基部下表面延伸的平面的距離的0.3至0.45倍。
15. 如請求項9所述之彈性圓頂，其中該突出牆末端至該基部上表面延伸的平面的距離為0.1mm至0.5mm。