TWI738212B - 開關裝置以及鍵輸入裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種開關裝置以及鍵輸入裝置，其能夠產生伴隨對鍵帽的按下操作的可辨識為按鍵音的聲音。可用於鍵輸入裝置的開關裝置包括：固定構件10；可動構件，藉由按下操作而向按下方向移動；彈性構件，將可動構件向按下方向的相反方向按壓；以及接點構件，在可動構件向按下方向移動的過程中切換電接觸/分離狀態。開關裝置進而包括：連動構件17，與可動構件的移動連動地進行動作；搖動構件15，被連動構件17按壓而搖動；以及支持構件16，使搖動構件15能夠搖動地支持搖動構件15。而且，在藉由伴隨使用者的按下操作的可動構件向按下方向的移動而切換接觸/分離狀態時，藉由與可動構件的移動連動的按壓，搖動構件15搖動而擊打支持構件16，藉此產生聲音。

Description

開關裝置以及鍵輸入裝置

本發明是有關於一種開關裝置以及包括此種開關裝置的鍵輸入（key input）裝置，所述開關裝置是藉由按下可動構件而切換電接觸/分離狀態。

作為對電腦等電子設備的輸入裝置，普及有並排配設有多個鍵開關的鍵盤。例如，專利文獻1中記載有在關閉開關接點時賦予確實觸感的按鈕開關。另外，最近對用於稱為電子競技（e-sports）的電腦遊戲的鍵盤，為了讓使用者快速地反應來進行操作的各種要求提高。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特公平4-47932號公報

[發明所欲解決之課題] 然而，例如對用於電子競技的鍵盤用開關，為了讓使用者快速地反應，要求關於按下鍵開關時產生的聲音，所謂的按鍵音（click）的改良。

本發明鑑於所述情況而完成，主要目的在於提供一種按下時產生的聲音經改良的鍵開關等開關裝置。

另外，本發明的另一目的在於提供一種使用此種開關裝置的鍵盤等鍵輸入裝置。 [解決課題之手段]

為了解決所述課題，本案記載的開關裝置（鍵開關）包括：固定構件；可動構件，藉由按下操作而向按下方向移動；彈性構件，將所述可動構件向按下方向的相反方向按壓；以及接點構件，在所述可動構件向按下方向移動的過程中切換電接觸/分離狀態；所述開關裝置包括：搖動構件，隨著所述可動構件的移動被按壓而搖動；以及支持構件，使所述搖動構件能夠搖動地支持所述搖動構件；且所述搖動構件藉由搖動而擊打所述支持構件。

另外，所述開關裝置中，所述搖動構件形成懸臂結構，所述懸臂結構是將第一端設為由所述支持構件支持的固定端，將與所述第一端不同的第二端設為自由端，所述第二端側被向第一方向施力，且藉由伴隨所述可動構件的移動的按壓，被向成為第一方向的相反方向的第二方向按壓而搖動。

另外，所述開關裝置中，所述搖動構件分支地形成有弓形彈簧部（bow spring），所述弓形彈簧部的分支的前端固定於所述支持構件，利用所述弓形彈簧部將所述第二端側向第一方向或第二方向施力。

另外，所述開關裝置中，包括連動構件，該連動構件與所述可動構件的移動連動地進行動作，所述搖動構件被與所述可動構件的移動連動地動作的所述連動構件按壓而搖動。

另外，所述開關裝置中，所述連動構件構成為凸輪（cam）機構，所述凸輪機構藉由與移動的所述可動構件進行滑動，而對所述可動構件的移動進行從動，藉由所述凸輪機構，所述連動構件向與所述可動構件的移動方向不同的方向進行動作。

此外，本案記載的鍵輸入裝置（鍵盤）配設有多個鍵開關，所述鍵輸入裝置中，包括技術方案1至技術方案5中任一項所述的開關裝置作為配設的鍵開關。

本案記載的開關裝置以及鍵輸入裝置在將按下構件按下時，搖動構件隨著可動構件的移動而搖動並擊打支持構件。 [發明的效果]

本發明的開關裝置以及鍵輸入裝置包括：可動構件，藉由使用者的按下操作而向按下方向移動；以及搖動構件，由支持構件搖動自如地支持；且藉由伴隨可動構件的移動的按壓，搖動構件搖動並擊打支持構件。藉此，本發明發揮產生伴隨按下操作的聲音等優異效果。

以下，一面參照圖式一面對本發明的實施方式進行說明。本案記載的鍵輸入裝置例如用作鍵盤KB，所述鍵盤KB用於對電腦等電子設備輸入文字、數字、符號以及各種命令等資料。

圖1是表示應用本案記載的鍵輸入裝置的鍵盤KB的外觀的一例的概略立體圖。鍵盤KB中，並排排列有文字鍵、數字鍵以及功能鍵（function key）等多個鍵開關1作為開關裝置。另外，圖1所例示的鍵盤KB出於將結構簡化以使技術內容可容易地理解的目的，並排排列相同形狀的鍵開關1，但實際安裝時並不限於此種形狀。例如，應用於QWERTY排列的鍵盤KB，僅將文字鍵設為相同形狀，配置於文字鍵的周邊的輸入鍵（enter key）等具有特定功能的鍵開關1可適當設計，構成為與文字鍵不同的形狀等。

其次，對配設於鍵盤KB的鍵開關1進行說明。本案記載的鍵盤KB所包括的鍵開關1能以各種形態實現，此處，例示一部分形態進行說明。

對鍵開關1的結構進行說明。圖2A及圖2B是表示本案記載的鍵開關1的外觀的一例的概略立體圖。鍵開關1包括：固定構件10，固定於鍵盤KB中內置的基板；以及可動構件11，藉由使用者的按下操作而被按向下方且可上下移動。在可動構件11的上端，可拆卸地安裝有鍵帽（key top）12作為受理使用者的按下操作的被按下構件。鍵帽12及可動構件11藉由此種按下操作所產生的按壓而向下方移動，當自藉由按下操作所產生的按壓解放時，向上方移動。另外，圖2A表示安裝有鍵帽12的狀態，圖2B表示鍵帽12已拆卸的狀態。

如圖2A所示，在鍵開關1安裝有鍵帽12的狀態下，使用者可操作鍵盤KB。藉由使用者觸碰配設於鍵盤KB的鍵開關1的鍵帽12並進行按下鍵帽12的操作，鍵開關1中電路的接觸/分離狀態被切換，且自檢測出接觸/分離狀態的切換的鍵盤KB向所連接的個人電腦等電子設備輸出每一鍵開關1的接通訊號。另外，藉由解除鍵帽12的按下，自按下解放的鍵開關1上升而恢復至原本位置。

對鍵開關1的內部結構進行說明。圖3是表示本案記載的鍵開關1的一例的概略分解立體圖。圖4是表示本案記載的鍵開關1的一例的概略剖面圖。圖4表示以穿過圖2B所示的A-B的垂直面切斷的鍵開關1的剖面。鍵開關1包括所述固定構件10、可動構件11及鍵帽12、以及彈性構件13、接點構件14、搖動構件15、支持構件16、連動構件17等各種構件及機構。圖3及圖4中，省略鍵帽12而表示。另外，為了便於說明，在以後的說明中，將面向圖4而言的上下左右的方向作為相對於各構件的上、下、左及右而進行說明。

固定構件10是呈大致長方體狀的框體，如圖4所示是將上半體10a與下半體10b組合而形成。在固定構件10的上表面，開設有供可動構件11嵌插的大致正方形狀的嵌插口100。將鍵開關1固定於基板的腳部101與後述的端子140自固定構件10的下表面突出。

在固定構件10的內部，自底部突設有雙重內壁。內側的第一內壁102呈圓筒狀，外側的第二內壁103呈角筒狀。在第一內壁102的內側，配置有自可動構件11的下表面延伸的角柱狀的按壓柱110、搖動構件15、支持構件16、連動構件17等構件。在第一內壁102與第二內壁103之間，安裝有將可動構件11向按下方向的相反方向按壓的螺旋壓縮彈簧（helical compression spring）等彈性構件13。彈性構件13的下端安裝於固定構件10的內底面，利用上端將可動構件11向上方按壓。在第二內壁103的外側，成為切換電接觸/分離狀態的開關的接點構件14藉由壓入而立設於固定構件10的內底面。接點構件14呈將兩片金屬板成型並組合成的角筒狀，且以包圍第二內壁103的周圍的方式嵌入。另外，自兩片金屬板分別延伸的兩根端子140自接點構件14的下端朝向下方突出。兩根端子140穿透固定構件10的底部自固定構件10的下表面進一步向下方突出。

可動構件11呈大致長方體狀的外形。在可動構件11的上部，形成有供鍵帽12安裝的安裝部111。在可動構件11的下部的中央附近，形成有自下表面側向下方延伸的角柱狀的按壓柱110。按壓柱110的側面中的一側面自中央附近至下端形成為呈錐狀（taper）傾斜的按壓面110a，利用按壓面110a按壓連動構件17。在可動構件11的下表面，呈大致環狀凹設有供彈性構件13的上端嵌入的嵌合槽部112。此外，可動構件11的相對向的一對側面形成為朝向下方延伸的一對按壓側壁113。在可動構件11的按壓側壁113的下端附近，朝向內側突設有按壓接點構件14的第一按壓突起113a。

可動構件11在鍵帽12未受到藉由按下操作所產生的按壓時，位於移動範圍的上端（以下，稱為上死點），在受到按下操作時，移動至移動範圍的下端（以下，稱為下死點）為止。而且，在自按壓解放時，可動構件11被彈性構件13向上方按壓，而自下死點移動至上死點為止。

接點構件14立設於固定構件10的第二內壁103的周圍的內底面，且包括自固定構件10的下表面向下方突出的兩根端子140。在接點構件14形成有接觸/分離部141，該接觸/分離部141受到伴隨可動構件11的移動的按壓作用而將該鍵開關1的電路打開及關閉。接點構件14的接觸/分離部141是利用構成接點構件14的兩片金屬板，以形成接點構件14的側面的固定片141a與藉由按壓而彎曲的可動片141b重疊的方式構成。固定片141a位於可動片141b的外側，可動片141b位於固定片141a的內側。可動片141b由移動的可動構件11的第一按壓突起113a按壓而向內側彎曲，藉此與固定片141a隔開，當按壓被解除時，恢復為原本形狀而與固定片141a接觸。另外，在固定片141a及可動片141b的相對向的面分別突設有接點。由構成接點構件14的兩片金屬板形成的固定片141a與可動片141b的隔開/接觸將連接於接點構件14的兩根端子140的該鍵開關1的電路打開及關閉，且基於打開及關閉的接通訊號自鍵盤KB向電子設備輸出。

連動構件17形成為以俯視下底面呈大致U字形狀的方式凹設有缺口的角柱狀。相當於U字凹部的內底的面形成為朝向上方呈錐狀傾斜的被按壓面170，供形成於可動構件11的按壓柱110的按壓面110a抵接。在與U字凹部的底的外側相當的被按壓面170的相反側的面，突設有按壓搖動構件15的第二按壓突起171。另外，連動構件17被形成於固定構件10的第一內壁102的內側的未圖示的限制部限制動作方向，僅在橫向進行動作，自圖4中例示的視點來看僅在面向圖而言的左右方向進行動作。

連動構件17藉由與可動構件11的按壓柱110聯合而形成滑動凸輪（slide cam）機構，與可動構件11的上下方向的移動連動地在橫向（面向圖4而言的左右方向）進行動作。更具體而言，以如下方式配置：在可動構件11的按壓柱110傾斜形成的按壓面110a抵接於連動構件17的傾斜形成的被按壓面170。而且，當可動構件11向下方移動時，形成於可動構件11的按壓柱110的按壓面110a一面按壓連動構件17的被按壓面170一面滑動，藉此連動構件17對可動構件11的移動進行從動。即，相對於作為凸輪主動件（cam driver）進行動作的可動構件11的移動，連動構件17作為從動的凸輪滑動件（cam slider）進行動作。作為凸輪滑動件進行動作的連動構件17的動作方向被限制於橫向，因此連動構件17以向面向圖4而言的左方向移動的方式進行動作。即，藉由可動構件11與連動構件17聯合而形成的滑動凸輪機構，連動構件17向與作為可動構件11的移動方向的上下方向不同的橫向進行動作。連動構件17藉由與可動構件11連動地進行動作，而將搖動構件15向左方向（第一方向）按壓。另外，當可動構件11上升至上死點為止，連動構件17自可動構件11的按壓解放時，連動構件17自搖動構件15被向右方向（第二方向）按壓，而向右方向移動，向原本位置恢復。

搖動構件15及支持構件16是產生伴隨鍵帽12的按下操作的聲音的機構。搖動構件15由具有可撓性的金屬製薄板形成，支持構件16將搖動構件15固定於固定構件10的第一內壁102的內側而支持。

圖5是表示本案記載的鍵開關1所包括的搖動構件15及支持構件16的一例的概略剖面圖。圖5將鍵開關1所包括的構成中的搖動構件15、支持構件16以及連動構件17取出並放大表示。參照圖3至圖5，對搖動構件15、支持構件16以及連動構件17的構成進一步進行說明。支持搖動構件15之支持構件16在下端形成有第一支持部160，且在成為第一支持部160的上方的中央附近形成有第二支持部161，利用第一支持部160及第二支持部161支持搖動構件15。在支持構件16的上部且在搖動構件15的上端的左側，形成有朝向搖動構件15側突出的被擊打部162。

搖動構件15由支持構件16支持而配設於固定構件10的第一內壁102的內側，且使用在上下方向延伸的薄板狀金屬而形成。搖動構件15的下端（第一端）側是由支持構件16的第一支持部160支持的固定端，作為搖動支點150發揮功能。搖動構件15的上端（第二端）側是以與支持構件16的被擊打部162相向的方式配置的自由端，作為擊打支持構件16的擊打部151發揮功能。即，搖動構件15形成將下端側設為固定端、將上端側設為自由端的懸臂結構，且以自由端側以固定端為軸而彎曲的方式搖動。此外，搖動構件15中，中央附近被沖裁成舌狀而形成有自上端側至下端側分支的舌狀片，舌狀片呈圓弧狀彎折而成為弓形彈簧部152。分支的弓形彈簧部152的前端由固定構件10的第二支持部161支持。弓形彈簧部152作為恢復彈簧發揮功能，所述恢復彈簧在搖動構件15被連動構件17按壓而向左方彎曲時，產生抵抗按壓的反作用力。另外，連動構件17以如下方式配設：抵接於由搖動構件15的第一支持部160支持的部位與由第二支持部161支持的部位之間。

對本案記載的鍵開關1的動作進行說明。圖6A及圖6B是表示本案記載的鍵開關1的一例的概略剖面圖。圖7A及圖7B是表示本案記載的鍵開關1所包括的搖動構件15、支持構件16以及連動構件17的一例的概略剖面圖。

圖6A及圖7A表示未藉由使用者的按下操作按下鍵開關1的鍵帽12的狀態。在鍵開關1未被按下時，可動構件11位於上死點。在可動構件11位於上死點時，連動構件17處於未自可動構件11受到按壓的狀態。另外，藉由弓形彈簧部152的施力，搖動構件15的擊打部151側向右側彎曲，將連動構件17向右側按壓。因此，在鍵開關1未被按下時，可動構件11位於上死點，連動構件17在移動範圍內位於右側，藉由弓形彈簧部152，搖動構件15的擊打部151側被向右側按壓。

圖6B及圖7B表示藉由使用者的按下操作按下鍵開關1的鍵帽12，可動構件11移動至下死點為止的狀態。藉由可動構件11移動至下死點為止，形成於可動構件11的按壓柱110的按壓面110a抵接於連動構件17的被按壓面170，一面按壓被按壓面170一面滑動。被可動構件11按壓的連動構件17作為對可動構件11的移動進行從動的凸輪滑動件進行動作，向左方向移動，利用第二按壓突起171按壓搖動構件15。自連動構件17被按壓的搖動構件15以由第一支持部160支持的搖動支點150為軸向左方搖動。當搖動構件15被與移動至下死點為止的可動構件11連動的連動構件17進一步向左方按壓時，在弓形彈簧部152支持於第二支持部161的狀態下搖動，引起弓形彈簧部152彎曲而反轉的快動作（snap-action）。藉由弓形彈簧部152進行反轉，搖動構件15的擊打部151猛力地向左側彎曲，擊打支持構件16的被擊打部162，在擊打時產生聲音及振動。另外，在可動構件11自上死點移動至下死點為止的過程中，突設於可動構件11的按壓側壁113的第一按壓突起113a按壓接點構件14的可動片141b，切換接點構件14的接觸/分離狀態。藉由切換接點構件14的接觸/分離狀態，表示該鍵開關1被按下的接通訊號自鍵盤KB向電子設備輸出。

即，在使用者對鍵帽12進行按下操作而可動構件11向按下方向移動，切換接點構件14的接觸/分離狀態時，產生搖動構件15的擊打部151擊打支持構件16的被擊打部162的擊打音，且產生伴隨擊打的振動。因此，使用者將產生的擊打音辨識為按鍵音，將伴隨擊打的振動辨識為按鍵感。另外，搖動構件15對支持構件16的擊打較佳為猛力到產生讓使用者辨識為按鍵音的擊打音，且將伴隨擊打的振動辨識為按鍵感的程度。另外，藉由在支持構件16安裝樹脂等彈性構件13，可調整擊打音及振動，藉由調整擊打音及振動而調整按鍵音及按鍵感。

另外，藉由搖動構件15的反轉亦會產生聲音及振動，因此亦能以可將藉由反轉產生的聲音及振動辨識為按鍵音及按鍵感的方式設計各構件的材質、形狀、配置等構成。

在可動構件11移動至下死點為止之後，藉由使用者解除鍵帽12的按下，自按壓解放的可動構件11自下方被彈性構件13按壓而移動至上死點為止。另外，藉由可動構件11移動至上死點為止，連動構件17自來自可動構件11的按壓解放。因藉由弓形彈簧部152，搖動構件15的擊打部151側被向右方向施力，故擊打部151側以第一支持部160為搖動軸向右側搖動，弓形彈簧部152自反轉狀態恢復，將擊打部151側進一步施力，擊打部151側向右側彎曲。另外，搖動構件15藉由弓形彈簧部152的施力，亦藉由以第一支持部160為搖動軸的搖動而向右側彎曲。藉由搖動構件15向右側彎曲，自可動構件11的按壓解放的連動構件17自搖動構件15被按壓而向右側移動。而且，恢復為圖6A及圖7A所示的狀態。

如以上，本案記載的鍵開關1中，隨著使用者的按下操作，可動構件11向下方移動，對可動構件11的移動進行從動的連動構件17按壓搖動構件15，搖動構件15利用按壓進行搖動，擊打支持構件16，藉此產生聲音及振動。產生的聲音及振動於在可動構件11向按下方向移動的過程中切換電接觸/分離狀態時產生，因此使用者將產生的聲音及振動辨識為按鍵音及按鍵感。藉由使用者辨識到按鍵音及按鍵感，使用者認識到操作結束，可快速地進行下一操作。因此，使用者可快速地反應接連地進行操作，所以本案記載的鍵開關1以及鍵盤KB適於用於電子競技等電腦遊戲的開關及鍵盤KB。

本發明並不限定於以上說明的實施方式，能以其他各種形態實施。因此，所述實施方式在所有方面僅為單純例示，不可進行限定性解釋。本發明的技術範圍由申請專利範圍說明，不受說明書正文任何約束。此外，屬於申請專利範圍的均等範圍的變形及變更全部在本發明的範圍內。

例如，所述實施方式中，示出使用包括弓形彈簧部152的搖動構件15的形態，但本發明並不限於此，只要是可產生聲音的搖動構件15，則能夠以各種形態展開。例如，能夠以將未形成弓形彈簧部152而形成為板彈簧的金屬薄板形成為搖動構件15等各種形態展開。

另外，所述實施方式中，示出自可動構件11經由連動構件17按壓搖動構件15的形態，但本發明並不限於此，亦可形成為可動構件11直接按壓搖動構件15。另外，對可動構件11與連動構件17連動的機構亦可適當設計，可使用滑動凸輪以外的凸輪、以及連桿（link）、齒輪（gear）、曲軸（crank）等結構使可動構件11與連動構件17連動，此時，可適當設計，將連動構件17的動作方向設為橫向以外的方向等。

此外，例如，所述實施方式中，示出應用於鍵盤KB等主要輸入文字的鍵輸入裝置的形態，但本發明並不限於此。例如，可應用於十鍵（ten key）等數字鍵專用的鍵輸入裝置、以及電腦以外的電子設備，例如用於遊戲專用機的各種開關等各種鍵輸入裝置。

1:鍵開關（開關裝置） 10:固定構件 10a:上半體 10b:下半體 11:可動構件 12:鍵帽 13:彈性構件 14:接點構件 15:搖動構件 16:支持構件 17:連動構件 100:嵌插口 101:腳部 102:第一內壁 103:第二內壁 110:按壓柱 110a:按壓面 111:安裝部 112:嵌合槽部 113:按壓側壁 113a:第一按壓突起 140:端子 141:接觸/分離部 141a:固定片 141b:可動片 150:搖動支點（第一端、固定端） 151:擊打部（第二端、自由端） 152:弓形彈簧部 160:第一支持部 161:第二支持部 162:被擊打部 170:被按壓面 171:第二按壓突起 KB:鍵盤（鍵輸入裝置）

圖1是表示應用本案記載的鍵輸入裝置的鍵盤的外觀的一例的概略立體圖。圖2A是表示本案記載的鍵開關的外觀的一例的概略立體圖。圖2B是表示本案記載的鍵開關的外觀的一例的概略立體圖。圖3是表示本案記載的鍵開關的一例的概略分解立體圖。圖4是表示本案記載的鍵開關的一例的概略剖面圖。圖5是表示本案記載的鍵開關所包括的搖動構件以及支持構件的一例的概略剖面圖。圖6A是表示本案記載的鍵開關的一例的概略剖面圖。圖6B是表示本案記載的鍵開關的一例的概略剖面圖。圖7A是表示本案記載的鍵開關所包括的搖動構件、支持構件以及連動構件的一例的概略剖面圖。圖7B是表示本案記載的鍵開關所包括的搖動構件、支持構件以及連動構件的一例的概略剖面圖。

15:搖動構件

16:支持構件

17:連動構件

150:搖動支點(第一端、固定端)

151:擊打部(第二端、自由端)

152:弓形彈簧部

160:第一支持部

161:第二支持部

162:被擊打部

170:被按壓面

171:第二按壓突起

Claims (3)

1. 一種開關裝置，包括：固定構件；可動構件，藉由按下操作而向按下方向移動；彈性構件，將所述可動構件向按下方向的相反方向按壓；以及接點構件，在所述可動構件向按下方向移動的過程中切換電接觸/分離狀態；所述開關裝置的特徵在於包括：搖動構件，隨著所述可動構件的移動被按壓而搖動；以及支持構件，使所述搖動構件能夠搖動地被支持；且所述搖動構件藉由搖動而擊打所述支持構件，所述搖動構件形成懸臂結構，所述懸臂結構是將第一端設為由所述支持構件支持的固定端，將與所述第一端不同的第二端設為自由端，所述第二端側被向第一方向施力，且藉由伴隨所述可動構件的移動的按壓，被向成為所述第一方向的相反方向的第二方向按壓而搖動，其中所述第一方向為與作為所述可動構件的移動方向的上下方向不同的橫向，且所述搖動構件分支地形成有弓形彈簧部，所述弓形彈簧部的分支的前端固定於所述支持構件，利用所述弓形彈簧部將所述第二端側向所述第一方向或所述第二方向施力。
2. 一種開關裝置，包括：固定構件；可動構件，藉由按下操作而向按下方向移動；彈性構件，將所述可動構件向按下方 向的相反方向按壓；以及接點構件，在所述可動構件向按下方向移動的過程中切換電接觸/分離狀態；所述開關裝置的特徵在於包括：搖動構件，隨著所述可動構件的移動被按壓而搖動；支持構件，使所述搖動構件能夠搖動地被支持；以及連動構件，與所述可動構件的移動連動地進行動作，且所述搖動構件藉由搖動而擊打所述支持構件，所述搖動構件被與所述可動構件的移動連動地動作的所述連動構件按壓而搖動，所述連動構件構成為凸輪機構，所述凸輪機構藉由與移動的所述可動構件進行滑動，而對所述可動構件的移動進行從動，藉由所述凸輪機構，所述連動構件向與所述可動構件的移動方向不同的方向進行動作。
3. 一種鍵輸入裝置，配設有多個鍵開關，所述鍵輸入裝置的特徵在於，包括如請求項1或2所述的開關裝置作為配設的鍵開關。

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