TWI699799B

TWI699799B - 按鍵結構

Info

Publication number: TWI699799B
Application number: TW108142279A
Authority: TW
Inventors: 許建士
Original assignee: 達方電子股份有限公司
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2020-07-21
Also published as: TW202121464A

Abstract

一種按鍵結構包含一鍵帽、一底座、及連接於鍵帽與底板間之一升降機構。底座包含一開關，其包含觸一第一磁性部、一觸發支架、一中間支架、一導通件、一彈性結構、及二電氣端子。觸發支架及中間支架可旋轉地或可偏轉地設置。觸發支架包含一第二磁性部並抵靠中間支架。中間支架抵靠導通件。彈性結構連接至導通件以驅使導通件朝向其中一個電氣端子移動。第一磁性部與第二磁性部間產生一磁吸力，驅使觸發支架經由中間支架連動導通件遠離該電氣端子。當鍵帽被按壓時，該磁吸力被克服，使得觸發支架受到彈性結構的驅動以導通該二電氣端子。

Description

按鍵結構

本發明關於一種按鍵結構，尤指一種具有機械式關開之按鍵結構。

傳統具有機械式關開之按鍵結構通常利用鍵帽直接或經由彈性圓突間接觸發開關接點，但不論前述何者觸發機制，觸發開關接點所施之力與使用者按壓鍵帽所施之力直接相關，此將使開關接點承受的接觸力時大時小。此現象除可能造成接點表面過度磨耗而影響接點的接觸電阻，也可能造成連接接點的彈性結構疲乏(例如以懸臂結構等彈性結構產生接點開、關狀態)。因此，這類按鍵結構的開關的使用壽命會隨著使用者按壓施力的習慣而有不同程度的縮短，亦即按鍵結構的使用壽命縮短，且隨著使用時間，使用者於操作上也會感受到開關的靈敏度下降。

鑑於先前技術中的問題，本發明提供一種按鍵結構，使用間接觸發的方式導通開關接點，使得鍵帽受到的按壓力與觸發開關接點之力無關，進而達到保護接點的功效；又，因該按鍵結構搭配應用磁吸力，故該按鍵結構能經長時間的操作。

根據本發明之按鍵結構包含一鍵帽、一底座及一升降機構。該升降機構對應地設置於該底座與該鍵帽之間，該鍵帽經由該升降機構而能相對於該底座上下移動。該底座設置於該鍵帽下方並包含一開關。該開關包含一殼體、一觸發支架、一中間支架、一導通件、一彈性結構、一第一電氣端子及一第二電氣端子。該殼體包含一第一磁性部，該第一電氣端子及該第二電氣端子固定設置於該殼體上，該觸發支架及該中間支架可旋轉地或可偏轉地設置於該殼體上，該導通件相對該第一電氣端子設置。該觸發支架包含一按壓部、一第二磁性部及一第一抵推部，該按壓部突出於該殼體設置且位於該鍵帽下方。該第一磁性部與該第二磁性部之間產生一磁吸力。該中間支架包含一第二抵推部及一第三抵推部，該第二抵推部與該第一抵推部相對設置，該第三抵推部與該導通件相對設置。該導通件與該第一電氣端子相對設置。該彈性結構連接至該導通件與該殼體之間以驅使該導通件朝向該第一電氣端子移動。其中，當該按壓部未被按壓時，該磁吸力驅使該觸發支架旋向該第一磁性部，使得該觸發支架經由該第一抵推部抵靠該第二抵推部以旋轉該中間支架，以使該中間支架經由該第三抵推部抵靠該導通件以移動該導通件，以使該導通件遠離該第一電氣端子。又，當該鍵帽朝向該底座移動以按壓該按壓部至一設定位置時，該第一抵推部以遠離該第二抵推部的方向移動，該彈性結構驅使該導通件朝向該第一電氣端子移動並經由該第三抵推部旋轉該中間支架，使得該導通件接觸該第一電氣端子以導通該第一電氣端子與該第二電氣端子。藉此，該導通件接觸該第一電氣端子之接觸力與該鍵帽受到的按壓力(例如由使用者施加)或該按壓部接受到的按壓力無關，故該導通件接觸該第一電氣端子之接觸力可被設計，進而達到保護接點的功效。

相對於先前技術，本發明之按鍵結構於作動時，因鍵帽受到的按壓力與觸發開關接點(即電氣端子)之力無關，故具有保護接點的功效，使得該開關的使用壽命將遠較習知技術中機械式關開的使用壽命長，進而使該按鍵結構的使用壽命亦較習知技術中按鍵結構的使用壽命長。

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8。根據一實施例之一按鍵結構1包含一鍵帽12、一升降機構14及一底座16。底座16設置於鍵帽12下方。升降機構14設置於底座16與鍵帽12之間，鍵帽12經由升降機構14而能相對於底座16上下移動。底座16包含一開關162。開關162包含一殼體1622、一觸發支架1624、一中間支架1626、一導通件1628、一彈性結構1630、一第一電氣端子1632及一第二電氣端子1634。第一電氣端子1632及第二電氣端子1634固定設置於殼體1622上。觸發支架1624及中間支架1626可旋轉地設置於殼體1622上。導通件1628相對第一電氣端子1632設置。觸發支架1624包含一按壓部1624a、一第二磁性部1624b及一第一抵推部1624c，按壓部1624a突出於殼體1622設置且位於鍵帽12下方，使得鍵帽12能向下移動以按壓按壓部1624a。殼體1622包含一第一磁性部1622a，第一磁性部1622a與第二磁性部1624b之間產生一磁吸力F1 (以雙箭頭表示於圖5及圖7中)。中間支架1626包含一第二抵推部1626a及一第三抵推部1626b，第二抵推部1626a與第一抵推部1624c相對設置，第三抵推部1626b與導通件1628相對設置。導通件1628與第一電氣端子1632相對設置。彈性結構1630連接至導通件1628與殼體1622之間以驅使導通件1628朝向第一電氣端子1632移動。

其中，當按壓部1624a未被按壓時(如圖5及圖6所示者)，磁吸力F1驅使觸發支架1624旋向第一磁性部1622a，使得觸發支架1624經由第一抵推部1624c抵靠第二抵推部1626a以旋轉中間支架1626，以使中間支架1626經由第三抵推部1626b抵靠導通件1628以移動導通件1628，以使導通件1628遠離第一電氣端子1632。又，當鍵帽12 (例如由使用者按壓)朝向底座16移動並克服磁吸力F1以按壓按壓部1624a至一設定位置時(如圖7及圖8所示者)，第一抵推部1624c以遠離第二抵推部1626a的方向移動，彈性結構1630驅使導通件1628朝向第一電氣端子1632移動並經由第三抵推部1626b旋轉中間支架1626，使得導通件1628接觸第一電氣端子1632以導通第一電氣端子1632與第二電氣端子1634。藉此，導通件1628接觸第一電氣端子1632之接觸力與鍵帽12受到的按壓力(例如由使用者施加)或按壓部1624a接受到的按壓力(例如來自鍵帽12的直接接觸、按壓)無關，故導通件1628接觸第一電氣端子1632之接觸力可被設計，進而達到保護接點的功效，使得開關162的使用壽命將遠較習知技術中機械式關開的使用壽命長。

於本實施例中，殼體1622包含一上殼件1622b及一下殼件1622c，上殼件1622b與下殼件1622c銜接形成一容置空間1622d，第一磁性部1622a設置於上殼件1622b上。中間支架1626、導通件1628、彈性結構1630、第一電氣端子1632設置於容置空間1622d內。觸發支架1624部分位於容置空間1622d中，第二磁性部1624b及第一抵推部1624c位於容置空間1622d內，按壓部1624a突出於上殼件1622b。中間支架1626位於導通件1628與觸發支架1624之間，觸發支架1624及中間支架1626透過旋轉連動；其中，觸發支架1624以一第一旋轉軸向A1 (以鍵線表示於圖3及圖4中，並以十字標記表示於圖6及圖8中)相對於殼體12可旋轉的，中間支架1626以一第二旋轉軸向A2 (以鍵線表示於圖4中，並以十字標記表示於圖5至圖8中)相對於殼體1622可旋轉的，第一旋轉軸向A1與第二旋轉軸向A2平行，第一抵推部1624c及第二抵推部1626a位於第一旋轉軸向A1與第二旋轉軸向A2之間。於實作上，觸發支架1624亦可設計為透過偏轉連動中間支架1626，例如觸發支架1624以懸臂結構實作(例如其一端部固定於殼體1622內)，使得觸發支架1624可偏轉地設置於殼體1622上，同樣能連動中間支架1626。同理，中間支架1626亦同，不另贅述。又，於實作上，第一旋轉軸向A1與第二旋轉軸向A2不以平行為限，同樣能實現如前述觸發支架1624、中間支架1626及導通件1628之連動。

此外，於本實施例中，觸發支架1624於其一端包含一樞轉部1624d，按壓部1624a位於第一抵推部1624c與樞轉部1624d之間。殼體1622包含一樞接結構1622e (例如但不限於以形成於上殼件1622b上之二凹槽實作)，觸發支架1624透過樞轉部1624d相對於第一旋轉軸向A1可轉動地設置於樞接結構1622e以樞接至殼體1622，使得觸發支架1624以樞轉部1624d為支點相對於殼體1622可旋轉的。中間支架1626包含一樞轉部1626c，位於第二抵推部1626a及第三抵推部1626b之間。殼體1622包含一樞接結構1622f (例如但不限於以形成於上殼件1622b上之四突柱實作)，中間支架1626透過樞轉部1626c相對於第二旋轉軸向A2轉動地設置於樞接結構1622f以樞接至殼體1622，使得中間支架1626以樞轉部1626c為支點相對於殼體1622可旋轉的。

於本實施例中，彈性結構1630位於觸發支架1624下方，導通件1628位於第一電氣端子1632及第三抵推部1626b下方，彈性結構1630會驅使導通件1628向上移動以接觸第一電氣端子1632。於本實施例中，彈性結構1630大致上以懸臂結構提供彈性，其中彈性結構1630包含一彈性懸臂1630a及一彈性支撐臂1630b，彈性支撐臂1630b與彈性懸臂1630a連接且抵靠下殼件1622c，導通件1628連接至彈性懸臂1630a的自由端，彈性懸臂1630a的固定端夾置於上殼件1622b與下殼件1622c之間。當導通件1628朝向第一電氣端子1632移動時，彈性懸臂1630a偏離彈性支撐臂1630b。於實作上，彈性結構1630得由其他可提供彈力之結構實作，例如彈簧(彈性壓縮設置於導通件1628與下殼件1622c之間)。又，於實作上，若彈性懸臂1630a已能提供足夠的彈力，則彈性支撐臂1630b亦得省略。又，於實作上，彈性支撐臂1630b亦得以彈簧取代(例如彈性壓縮設置於彈性懸臂1630a與下殼件1622c之間)。

此外，於本實施例中，彈性結構1630兼具電連接功能，導通件1628與第二電氣端子1634經由彈性結構1630電連接；其中，導通件1628連接至彈性懸臂1630a的自由端，第二電氣端子1634連接至彈性懸臂1630a的固定端。導通件1628、彈性結構1630及第二電氣端子1634以一金屬板件一體成型(例如彎折該金屬板件)，第二電氣端子1634露出於殼體1622。於實作上，導通件1628、彈性結構1630及第二電氣端子1634亦得以其他材質製作，僅需具導電功能即可(例如於塑件上形成導電層)。又，於實作上，導通件1628亦得以其他方式與第二電氣端子1634電連接，例如直接以電線相連接。又，於實作上，第一電氣端子1632及第二電氣端子1634可設計為相鄰但分隔設置，使得於按壓部1624a被按壓至該設定位置時，導通件1628同時接觸第一電氣端子1632及第二電氣端子1634，且於按壓部1624a未被按壓時，導通件1628同時遠離第一電氣端子1632及第二電氣端子1634。又，於實作上，可設計為第一電氣端子1632及第二電氣端子1634相對設置，且至少其中之一可為導通件1628推動(例如第一電氣端子1632可移動)，使得於按壓部1624a被按壓至該設定位置時，導通件1628接觸並移動第一電氣端子1632，以使第一電氣端子1632接觸第二電氣端子1634以實現兩者間之導通；此時導通件1628不以具導電功能為限。

於本實施例中，第二抵推部1626a具有一接觸平面1626d，位於第一旋轉軸向A1與第二旋轉軸向A2之間。如圖5所示，當按壓部1624a未被鍵帽12按壓時，接觸平面1626d實質上呈垂直設置，第一抵推部1624c抵靠接觸平面1626d。藉此，觸發支架1624可有效地防止或至少抑制中間支架1626意外旋轉而使導通件1628意外導通第一電氣端子1632與第二電氣端子1634。此外，如圖6所示，當鍵帽12朝向底座16移動以按壓按壓部1624a至該設定位置時，第一抵推部1624c位於第二抵推部1626a下方。藉此，當鍵帽12不再被按壓時，觸發支架1624 (受到磁吸力F1驅動而旋轉)易於轉動中間支架1626。

此外，於本實施例中，第一磁性部1622a與第二磁性部1624b位於上殼件1622b之兩側，且第一磁性部1622a可移動地設置於上殼件1622b上，使得於第一磁性部1622a於觸發支架1624相對於殼體1622旋轉前後(即)的位置會有些許變動，此有助於當按壓部1624a未被鍵帽12按壓時，第一磁性部1622a與第二磁性部1624b較為相互貼近，以使磁吸力F1易於維持觸發支架1624的位置。此外，於本實施例中，第一磁性部1622a及第二磁性部1624b其中之一為一磁鐵，第一磁性部1622a及第二磁性部1624b其中之另一為一順磁性金屬件；於實作上，第一磁性部1622a及第二磁性部1624b亦可均為磁鐵。又，於本實施例中，觸發支架1624包含一塑膠本體1624e，第二磁性部1624b嵌入塑膠本體1624e。於實作上，觸發支架1624整體亦得直接以一順磁性金屬件實作。

於本實施例中，殼體1622還包含一金屬架1622g，夾置於上殼件1622b及下殼件1622c之間且露出於殼體1622。金屬架1622g與第一電氣端子1632一體成型，邏輯上第一電氣端子1632亦可視為突出於殼體1622，於實作上，當金屬架1622g非與第一電氣端子1632直接連接時，第一電氣端子1632可自殼體1622內向外延伸突出於殼體1622。於本實施例中，金屬架1622g包含一第一連接結構1622h (由一對卡勾形成的滑槽實作)及一卡勾結構1622i (由一對卡勾實作)，卡勾結構1622i卡持上殼件1622b。上殼件1622b包含一第二連接結構1622j (由一對卡槽實作)。鍵帽12包含一帽體122及位於其下表面上之複數個連接結構124。升降機構14經由第一連接結構1622h及第二連接結構1622j以連接至底座16，亦經由連接結構124以連接至鍵帽12。於本實施例中，升降機構14為一剪刀腳支架，但本發明不以此為限，例如以懸臂結構、疊套管狀結構的伸縮機構、或兩個分開設置的支架實作升降機構。此外，於本實施例中，底座16包含一底板164，殼體1622設置於底板164上。於實作上，升降機構14亦可改連接至底板164，或同時連接至開關162的殼體1622及底板164而實作(例如其中一支架連接至底板164，另一支架連接至殼體1622)。

本實施例中，底座16還包含設置於底板164上之一發光元件166 (例如但不限於由一發光二極體實作)，發光元件166之發光方向D1 (以一箭頭表示於圖5及圖7中)朝向鍵帽12 (例如用以提供背光)。殼體1622鄰近發光元件166設置於底板164上。又，於本實施例中，底板164為一電路板或其上形成有電路之板件，底板164包含一第一焊墊1642 (其輪廓符合金屬架1622g輪廓，兩者均大致呈C形)及一第二焊墊1644。第一電氣端子1632焊接至第一焊墊1642 (例如透過金屬架1622g焊接至第一焊墊1642實現)，第二電氣端子1634焊接至第二焊墊1644。又，於實作上，開關162亦可透過其他方式固定於底板164上，例如但不限於殼體1622嵌至底板164上(例如透過形成於底板164上的凹槽或開口)，又或殼體1622以黏著的方式或以固定件(例如螺絲、卡勾結構)固定於底板164上。此外，於本實施例中，開關162的第一電氣端子1632 (例如經由金屬架1622g)及第二電氣端子1634均突出於殼體1622，故於實作上，當按鍵結構1應用於一鍵盤中時，此鍵盤會包含多個按鍵結構1，按鍵結構1可共用同一個電路板(或底板164)，這些按鍵結構1的開關162可例如但不限於透過表面黏著技術焊接至該共用的電路板上。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:鍵帽 122:帽體 124:連接結構 14:升降機構 16:底座 162:開關 1622:殼體 1622a:第一磁性部 1622b:上殼件 1622c:下殼件 1622d:容置空間 1622e、1622f:樞接結構 1622g:金屬架 1622h:第一連接結構 1622i:卡勾結構 1622j:第二連接結構 1624:觸發支架 1624a:按壓部 1624b:第二磁性部 1624c:第一抵推部 1624d:樞轉部 1624e:塑膠本體 1626:中間支架 1626a:第二抵推部 1626b:第三抵推部 1626c:樞轉部 1626d:接觸平面 1628:導通件 1630:彈性結構 1630a:彈性懸臂 1630b:彈性支撐臂 1632:第一電氣端子 1634:第二電氣端子 164:底板 1642:第一焊墊 1644:第二焊墊 166:發光元件 A1:第一旋轉軸向 A2:第二旋轉軸向 D1:發光方向 F1:磁吸力

圖1為根據一實施例之一按鍵結構之示意圖。圖2為圖1中按鍵結構局部爆炸之示意圖。圖3為圖2中底座局部爆炸之示意圖。圖4為圖2中底座之爆炸圖。圖5為圖3中底座沿線X-X之剖面圖。圖6為圖3中底座沿線Y-Y之剖面圖。圖7為圖5中開關於其觸發支架之按壓部被按壓時之剖面圖。圖8為圖6中開關於其觸發支架之按壓部被按壓時之剖面圖。

16:底座

1622a:第一磁性部

1622b:上殼件

1622c:下殼件

1622d:容置空間

1622f:樞接結構

1622g:金屬架

1624a:按壓部

1624b:第二磁性部

1624c:第一抵推部

1624e:塑膠本體

1626:中間支架

1626a:第二抵推部

1626b:第三抵推部

1626c:樞轉部

1626d:接觸平面

1628:導通件

1630:彈性結構

1630a:彈性懸臂

1630b:彈性支撐臂

1632:第一電氣端子

1634:第二電氣端子

164:底板

1642:第一焊墊

1644:第二焊墊

166:發光元件

A2:第二旋轉軸向

D1:發光方向

F1:磁吸力

Claims

一種按鍵結構，包含：一鍵帽；一底座，設置於該鍵帽下方，該底座包含一開關，該開關包含一殼體、一觸發支架、一中間支架、一導通件、一彈性結構、一第一電氣端子及一第二電氣端子，該殼體包含一第一磁性部，該第一電氣端子及該第二電氣端子固定設置於該殼體上，該觸發支架及該中間支架可旋轉地或可偏轉地設置於該殼體上，該導通件相對該第一電氣端子設置，該觸發支架包含一按壓部、一第二磁性部及一第一抵推部，該按壓部突出於該殼體設置且位於該鍵帽下方，該第一磁性部與該第二磁性部之間產生一磁吸力，該中間支架包含一第二抵推部及一第三抵推部，該第二抵推部與該第一抵推部相對設置，該第三抵推部與該導通件相對設置，該導通件與該第一電氣端子相對設置，該彈性結構連接至該導通件與該殼體之間以驅使該導通件朝向該第一電氣端子移動；以及一升降機構，設置於該底座與該鍵帽之間，該鍵帽經由該升降機構而能相對於該底座上下移動；其中，當該按壓部未被按壓時，該磁吸力驅使該觸發支架旋向該第一磁性部，使得該觸發支架經由該第一抵推部抵靠該第二抵推部以旋轉該中間支架，以使該中間支架經由該第三抵推部抵靠該導通件以移動該導通件，以使該導通件遠離該第一電氣端子；其中，當該鍵帽朝向該底座移動以按壓該按壓部至一設定位置時，該第一抵推部以遠離該第二抵推部的方向移動，該彈性結構驅使該導通件朝向該第一電氣端子移動並經由該第三抵推部旋轉該中間支架，使得該導通件接觸該第一電氣端子以導通該第一電氣端子與該第二電氣端子。
如請求項1所述之按鍵結構，其中該殼體包含一上殼件，該第一磁性部可移動地設置於該上殼件上，該第一磁性部與該第二磁性部位於該上殼件之兩側，該按壓部突出於該上殼件。
如請求項2所述之按鍵結構，其中當該鍵帽朝向該底座移動以按壓該按壓部至該設定位置時，該第一抵推部位於該第二抵推部下方。
如請求項1所述之按鍵結構，其中該中間支架位於該觸發支架與該導通件之間。
如請求項4所述之按鍵結構，其中該中間支架包含一樞轉部，位於該第二抵推部及該第三抵推部之間，該中間支架以該樞轉部為支點相對於該殼體可旋轉的。
如請求項5所述之按鍵結構，其中該殼體包含一樞接結構，該中間支架以該樞轉部與該樞接結構樞接。
如請求項5所述之按鍵結構，其中該觸發支架以一第一旋轉軸向相對於該殼體可旋轉的，該中間支架以一第二旋轉軸向相對於該殼體可旋轉的，該第一抵推部及該第二抵推部位於該第一旋轉軸向與該第二旋轉軸向之間。
如請求項1所述之按鍵結構，其中該觸發支架以一第一旋轉軸向相對於該殼體可旋轉的，該中間支架以一第二旋轉軸向相對於該殼體可旋轉的，該第二抵推部具有一接觸平面，位於該第一旋轉軸向與該第二旋轉軸向之間，當該按壓部未被該鍵帽按壓時，該接觸平面實質上呈垂直設置，該第一抵推部抵靠該接觸平面。
如請求項1所述之按鍵結構，其中該導通件與該第二電氣端子電連接。
如請求項9所述之按鍵結構，其中該導通件、該彈性結構及該第二電氣端子以一金屬板件一體成型。
如請求項10所述之按鍵結構，其中該彈性結構連接該導通件與該第二電氣端子，該彈性結構包含一彈性懸臂，該第二電氣端子連接至該彈性懸臂的固定端，該導通件連接至該彈性懸臂的自由端。
如請求項11所述之按鍵結構，其中該彈性結構包含一彈性支撐臂，該彈性支撐臂與該彈性懸臂連接且抵靠該殼體，當該導通件朝向該第一電氣端子移動時，該彈性懸臂偏離該彈性支撐臂。
如請求項1所述之按鍵結構，其中該殼體包含一上殼件及一下殼件，該上殼件與該下殼件銜接形成一容置空間，該第一磁性部設置於該上殼件上，該中間支架、該導通件、該彈性結構及該第一電氣端子設置於該容置空間內，該第二磁性部及該第一抵推部位於該容置空間內，該按壓部突出於該上殼件。
如請求項13所述之按鍵結構，其中該中間支架位於該導通件與該觸發支架之間，該彈性結構位於該觸發支架下方，該導通件位於該第一電氣端子及該第三抵推部下方。
如請求項13所述之按鍵結構，其中該殼體包含一金屬架，夾置於該上殼件及該下殼件之間且露出於該殼體，該金屬架與該第一電氣端子一體成型，該金屬架包含一第一連接結構，該上殼件包含一第二連接結構，該升降機構經由該第一連接結構及該第二連接結構以連接至該底座，該第二電氣端子露出於該殼體。
如請求項15所述之按鍵結構，其中該金屬架包含一卡勾結構，卡持該上殼件。
如請求項13所述之按鍵結構，其中該底座包含一底板及設置於該底板上之一發光元件，該發光元件之發光方向朝向該鍵帽，該殼體鄰近該發光元件設置於該底板上。
如請求項17所述之按鍵結構，其中該底板為一電路板，其包含一第一焊墊及一第二焊墊，該第一電氣端子焊接至該第一焊墊，該第二電氣端子焊接至該第二焊墊。
如請求項1所述之按鍵結構，其中該第一磁性部及該第二磁性部其中之一為一磁鐵，該第一磁性部及該第二磁性部其中之另一為一順磁性金屬件，該觸發支架包含一塑膠本體，該第二磁性部嵌入該塑膠本體。