按鍵開關、按鍵單元及電腦鍵盤的製作方法
2023-08-12 15:39:16 1
按鍵開關、按鍵單元及電腦鍵盤的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種按鍵開關、按鍵單元及採用所述按鍵單元的電腦鍵盤。所述按鍵開關包括殼體、收容於所述殼體內的操作體、第一彈性件、第二彈性件和按壓體、以及設於所述殼體外側的薄膜開關層，其中，所述殼體包括導程管和導通孔，所述導通孔與所述導程管同心設置且相互貫通；所述操作體包括限位套管和定位柱，所述定位柱設於所述限位套管內，所述限位套管套設於所述導程管外側；所述第一彈性件套設於所述限位套管；所述第二彈性件夾設於所述定位柱與所述按壓體之間；所述按壓體收容於所述導程管內且末端穿過所述導通孔與所述薄膜開關層表面相接觸。
【專利說明】按鍵開關、按鍵單元及電腦鍵盤
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電子設備輸入裝置，尤其涉及一種電腦鍵盤的按鍵開關、按鍵單元及採用所述按鍵單元的電腦鍵盤。
【背景技術】
[0002]隨著現代電子技術的發展，各種電子產品不斷被研發出來，而作為電子設備的主要輸入裝置，尤其是電腦等設備的鍵盤也越來越重要。
[0003]鍵盤是通過用戶按壓操作，進而按壓對應的按鍵單元以實現向電子設備等硬體輸入信號的輸入裝置，如今鍵盤被廣泛使用。
[0004]舒適的手感對於鍵盤的使用非常重要。按照控制按鍵上下移動裝置的材料，現在市場上大致有兩種方式。
[0005]其中一種是由矽膠等塑膠材料製成的彈性體式鍵盤，所述彈性體安置在鍵帽的正下方，與鍵帽下表面接觸。在按鍵單元被按下的時候，所述彈性體被擠壓，將開關觸發，對應的薄膜開關電路板將信號傳輸給對應鍵盤的中央處理器。由於此方式將彈性體安置在鍵帽的正下方，如此使得按下按鍵單元的手感由塑膠彈性體控制，塑料材質在回彈方面的特性導致手感一般，但是廉價的彈性體以及薄膜開關電路板使得鍵盤的成本較低，具有較佳的價格優勢。
[0006]另一種方式是通過機械彈簧完成按鍵上下移動鍵盤，同時配有硬質的電路板，用於將包含機械彈簧的按鍵單元及其相關的電子元器件焊接在上面。當按鍵單元的鍵帽被按下的時候，彈簧受到擠壓，將開關觸發，對應驅動硬質的電路板上的電路動工作，將開關信號傳輸至鍵盤的中央處理器。此方式是通過機械彈簧完成按鍵的上下移動，按鍵移動過程細膩一致，手感很好，但是機械彈簧和硬質的電路板及其元器件使得成本上升，無法在市場上普及。
實用新型內容
[0007]本實用新型主要解決的技術問題是現有電腦鍵盤手感不佳或者成本高的問題。針對上述問題，本實用新型提供一種手感佳、成本低的按鍵開關、電腦鍵盤及電腦鍵盤用的按鍵單元。
[0008]為了解決上述技術問題，本實用新型實施例公開了一種按鍵開關，包括殼體、收容於所述殼體內的操作體、第一彈性件、第二彈性件和按壓體、以及設於所述殼體外側的薄膜開關層，其中，所述殼體包括導程管和導通孔，所述導通孔與所述導程管同心設置且相互貫通；所述操作體包括限位套管和定位柱，所述定位柱設於所述限位套管內，所述限位套管套設於所述導程管外側；所述第一彈性件套設於所述限位套管；所述第二彈性件夾設於所述定位柱與所述按壓體之間；所述按壓體收容於所述導程管內且末端穿過所述導通孔與所述薄膜開關層表面相接觸。
[0009]在本實用新型的一較佳實施例中，所述薄膜開關層包括薄膜開關，所述按壓體正面按壓所述薄膜開關。
[0010]在本實用新型的一較佳實施例中，所述薄膜開關包括相對間隔設置的第一電極和第二電極，當所述操作體被按壓時，所述按壓體抵壓作用於所述薄膜開關層，所述第一電極與所述第二電極相接觸，實現導通，當所述操作體被釋放時，所述按壓體無抵壓力於所述薄膜開關層，所述第一電極與所述第二電極分離，實現斷開。
[0011]在本實用新型的一較佳實施例中，所述殼體包括相對設置的第一止擋部和第二止擋部，所述操作體包括擋塊和限位突起，當所述操作體被釋放時，所述擋塊與所述第一止擋部對應抵接，當所述操作體被按壓時，所述限位突起與所述第二止擋部對應抵接。
[0012]在本實用新型的一較佳實施例中，所述限位套管的內徑大於所述導程管的外徑，所述導通孔的內徑小於所述導程管的內徑。
[0013]在本實用新型的一較佳實施例中，所述定位柱的長度小於所述限位套管的長度。
[0014]在本實用新型的一較佳實施例中，所述殼體包括凹槽，所述凹槽環繞所述導程管設置，所述第一彈性件上端套設於所述限位套管，下端卡設於所述凹槽內。
[0015]在本實用新型的一較佳實施例中，所述按壓體包括圓臺，所述第二彈性件下端與所述圓臺相抵接。
[0016]一種按鍵單元，其包括鍵帽及按鍵開關，所述鍵帽套設於所述按鍵開關上，所述按鍵開關包括殼體、收容於所述殼體內的操作體、第一彈性件、第二彈性件和按壓體、以及設於所述殼體外側的薄膜開關層，其中，所述殼體包括導程管和導通孔，所述導通孔與所述導程管同心設置且相互貫通；所述操作體包括限位套管和定位柱，所述定位柱設於所述限位套管內，所述限位套管套設於所述導程管外側；所述第一彈性件套設於所述限位套管；所述第二彈性件夾設於所述定位柱與所述按壓體之間；所述按壓體收容於所述導程管內且末端穿過所述導通孔與所述薄膜開關層表面相接觸。
[0017]一種電腦鍵盤，其包括多個陣列設置的按鍵單元，所述按鍵單元包括殼體、收容於所述殼體內的操作體、第一彈性件、第二彈性件和按壓體、以及設於所述殼體外側的薄膜開關層，其中，所述殼體包括導程管和導通孔，所述導通孔與所述導程管同心設置且相互貫通；所述操作體包括限位套管和定位柱，所述定位柱設於所述限位套管內，所述限位套管套設於所述導程管外側；所述第一彈性件套設於所述限位套管；所述第二彈性件夾設於所述定位柱與所述按壓體之間；所述按壓體收容於所述導程管內且末端穿過所述導通孔與所述薄膜開關層表面相接觸。
[0018]本實用新型的按鍵單元及採用所述按鍵單元的電腦鍵盤中，利用所述第一彈性件、第二彈性件和按壓體配合所述操作體實現機械按壓的傳遞，同時利用所述按壓體直接正面與所述薄膜開關層的彈性抵壓與分離實現所述薄膜開關層的薄膜開關的接通與斷開，使得所述按鍵開關具有兩個工作狀態，既結合機械鍵盤的按壓觸感，又整合薄膜開關鍵盤的結構簡單、成本低的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中:
[0020]圖1是本實用新型一較佳實施方式所揭示電腦鍵盤的立體分解示意圖；
[0021]圖2是圖1所示電腦鍵盤的按鍵單元的立體分解示意圖；
[0022]圖3是圖2所示按鍵開關組裝後立體剖視圖；
[0023]圖4是圖2所示按鍵開關導通狀態的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0025]本實用新型實施例公開了一種電腦鍵盤，如圖1所示，所述電腦鍵盤I包括上蓋11、下蓋13、控制電路板15、支撐板17及多個按鍵單元2。所述按鍵單元2包括鍵帽20和按鍵開關21。所述按鍵開關21是由由殼體211、操作體212、第一彈性件213、第二彈性件214、按壓體215和薄膜開關層216組成。
[0026]所述上蓋11配合所述下蓋13圍成一端開口的收容空間。所述控制電路板15、支撐板17及按鍵單元2對應收容在所述收容空間內。所述按鍵單元2陣列設置，所述支撐板17上設置有多個安裝孔171以對應嵌套固定所述按鍵單元2。所述按鍵單元2部分貫穿所述安裝孔171，另一部分對應收容在所述上蓋11的中空區域並裸露上表面。所述按鍵開關21的薄膜開關層216夾設於所述支撐板17和所述下蓋13之間。
[0027]再請參閱圖2，是圖1所揭示電腦鍵盤的按鍵單元的立體分解示意圖。所述按鍵單元2包括鍵帽20及按鍵開關21。所述鍵帽20蓋設於所述按鍵開關21 —端，並隨所述按鍵開關21同步上下移動。
[0028]所述鍵帽20包括頂壁201及四側壁203。所述鍵帽20的頂壁201用於實現操作人員觸碰按壓的輸入操作。所述頂壁201與所述側壁203相接設置。所述四側壁203首尾相接，並位於所述頂壁201的同側，由此所述頂壁201配合所述四側壁203圍成一端開口的收容空間。所述按鍵開關21的端部直接抵接所述鍵帽20的頂壁201內側表面。
[0029]再請結合參閱圖3，其中圖3是圖2所示按鍵開關組裝後的立體剖視圖。所述按鍵單元2的按鍵開關21是一實現物理按壓輸入信號轉換為電信號的開關轉換元件。當用戶按壓所述按鍵單元的鍵帽20的頂壁201時，所述按鍵開關21對應開啟，對應將用戶施加至所述鍵帽20的機械壓力傳輸至所述薄膜開關層216，使所述按鍵開關21導通。此導通信號傳遞至電腦鍵盤I的控制電路板15，產生電輸入信號，實現信號輸入。當用戶取消按壓所述按鍵單元的鍵帽20時，則所述按鍵開關21斷開，對應停止產生電輸入信號。
[0030]所述按鍵開關21包括殼體211、操作體212、第一彈性件213、第二彈性件214、按壓體215及薄膜開關層216。所述操作體212、第一彈性件213、第二彈性件214和按壓體215收容於所述殼體211內，所述薄膜開關層216設於所述殼體211外側。
[0031]所述殼體211頂部呈開口狀，其包括四側壁2110、彈性卡勾2111、環臺2112、第一止擋部2113a、第二止擋部2113b、滑槽2114、導程管2115、凹槽2116、導通孔2117和底板2118。
[0032]所述四側壁2110首尾相接且所述四側壁2110下端與所述底板2118相接，二者共同圍成頂部呈開口狀的中空區域，所述彈性卡勾2111設於所述其中二相對側壁2110外側表面，且向遠離所述中空區域外側延伸。
[0033]所述環臺2112設於所述側壁2110的外圍，其自所述側壁2110向遠離所述側壁2110的方向垂直延伸形成，用於實現當所述按鍵開關21組裝於電腦鍵盤I時，其與所述彈性卡勾2111 —起將按鍵單元21貫穿所述安裝孔171，卡合固定在所述支撐板17上。
[0034]所述第一止擋部2113a位於所述殼體211的內側上端位置，所述第二止擋部2113b位於所述殼體211的內側下端位置，二者相對間隔設置。同時，所述操作體212的擋塊2123與所述第一止擋部2113a相對應，當所述擋塊2123與所述第一止擋部2113a相抵接時，則所述操作體212沒有被按壓；另一方面，所述操作體212的限位突起2125與所述第二止擋部2113b相對應，當所述限位突起2125與所述第二止擋部2113b相抵接時，則所述操作體212被按壓至最大行程。
[0035]所述滑槽2114設於所述殼體211的內側，並臨近所述二相鄰側壁2110相接處。所述滑槽2114與所述操作體212的滑條2124相互嵌套配合，使得所述操作體212能夠相對所述殼體211沿豎直方向在設定行程內自由上下滑動。
[0036]所述導程管2115和所述凹槽2116設於所述底板2118的內表面。所述導程管2115與所述底板2118為一體結構，其自所述底板2118的內表面朝所述殼體211頂部開口的方向垂直延伸形成。所述凹槽2116為環狀凹槽，其環繞所述導程管2115設置，且與所述導程管2115的側壁相隔一定間距。
[0037]所述底板2118上開設有導通孔2117。所述導通孔2117與所述導程管2115同心設置且相互貫通。所述導通孔2117的內徑小於所述導程管2115的內徑。
[0038]所述操作體212包括按壓端2121、主體部2122、擋塊2123、四滑條2124、限位突起2125、限位套管2126和定位柱2127。
[0039]所述按壓端2121自所述主體部2122上表面延伸形成，整體呈「十」字柱狀，其直接嵌套抵接所述鍵帽20的頂壁201的內側表面設置。所述主體部2122整體呈方形中空結構。所述擋塊2123分別設於所述主體部2122的二相對側表面，且所述擋塊2123成對設置，即:每二擋塊2123對稱設於所述主體部2122的二相對側表面,並相對所述主體部2122對稱。
[0040]所述滑條2124是一形成在所述主體部2122外側表面的長條形結構。所述四滑條2124相對於所述主體部2122呈中心對稱。
[0041]所述限位突起2125設於所述主體部2122的下表面，其與所述主體部2122 —體結構。
[0042]所述限位套管2126設於所述主體部2122的中空區域內，其自所述主體部2122中心朝遠離所述按壓端2121的方向延伸形成。所述限位套管2126的內徑大於所述殼體211的導程管2115的外徑。當組裝時，所述限位套管2126套設於所述殼體211的導程管2115外側。
[0043]所述定位柱2127設於所述限位套管2126內，其自所述主體部2122中心朝遠離所述按壓端2121的方向延伸形成。所述定位柱2127與所述限位套管2126的內側壁之間存在間隙。所述定位柱2127的長度小於所述限位套管2126的長度。
[0044]所述第一彈性件213是一壓縮彈簧，其在彈性形變範圍內，受外力按壓後對應產生形變，同時，產生反作用彈力。組裝後，所述第一彈性件213上端套設於所述操作體212的限位套管2126外側，且其下端卡設於所述殼體211的凹槽2116內。
[0045]所述第二彈性件214同樣是一壓縮彈簧，其在彈性形變範圍內，受外力按壓後對應產生形變，同時，產生反作用彈力。組裝後，所述第二彈性件214夾設於所述定位柱2127與所述按壓體215之間，其上端套設於所述定位柱2127外側，下端套設於所述按壓體215外側且與所述按壓體215的圓臺2152相抵接固定。
[0046]所述按壓體215是由矽膠材料加工而成的彈性體。所述按壓體215包括側壁2151和圓臺2152。所述圓臺2152環繞於所述側壁2151外側表面設置，其自所述側壁2151中部朝遠離所述側壁2151方向延伸形成。組裝後，所述按壓體215收容於所述殼體211的導程管2115內，且其末端穿過所述殼體211的導通孔2117與設於所述殼體211外側的所述薄膜開關層216表面相接觸。由於所述導通孔2117的內徑小於所述導程管2115的內徑，且所述按壓體215設有圓臺2152，所述圓臺2152的外徑大於所述導通孔2117的內徑，可以阻擋所述按壓體215被按壓而完全滑出所述導程管2115，方便組裝。當所述操作體212的限位突起2125與所述殼體211的第二止擋部2113b相抵接，即所述操作體212被按壓至最大行程時，所述按壓體215的圓臺2152與所述殼體211的導通孔2117相隔一定間距，有利於緩衝所述按壓體215對所述薄膜開關層216的急劇抵壓，從而可以避免損壞所述薄膜開關層216，延長所述按鍵開關21的使用壽命。
[0047]本實施方式的按鍵開關21工作時，所述殼體211的第一止擋部2113a與下端的第二止擋部2113b之間的距離決定所述操作體212豎直方向的最大行程。同時，所述殼體211的側壁2110支撐並避免所述操作體212在水平方向上晃動，進一步提高產品可靠度。
[0048]所述薄膜開關層216是一表面陣列設置多個薄膜開關2161的薄膜層，其設於所述殼體211外側。所述薄膜開關2161包括相對間隔設置的第一電極216la、第二電極2161b。當所述操作體212被按壓時，在壓力作用下，所述第一彈性件213和所述第二彈性件214產生壓縮形變，所述按壓體215被迫伸出所述導程管2115，且抵壓作用於所述薄膜開關層216，使得所述第一電極2161a與所述第二電極2161b對應接觸實現導通；當取消施加壓力時，所述第一彈性件213和所述第二彈性件214恢復形變，繼而所述按壓體215跟隨所述第一彈性件213同步向上移動，所述按壓體215作用於所述薄膜開關層216的抵壓力消失，所述第一電極2161a與所述第二電極2161b對應分離實現斷開。
[0049]當組裝所述按鍵開關21時，首先，所述按壓體215和所述第二彈性件214自下而上依次疊設於所述殼體211的導程管2115內，所述第二彈性件214下端套設於所述按壓體215外側且與所述按壓體215的圓臺2152相抵接固定。
[0050]其次，提供所述操作體212和所述第一彈性件213，將所述第一彈性件213上端套設於所述操作體212的限位套管2126外側，然後將所述操作體212的定位柱2127對準所述第二彈性件214的中心，使所述第二彈性件214上端套設在所述定位柱2127外側，相應地，所述操作體212的限位套管2126套設在所述殼體211的導程管2115外側，所述第一彈性件213下端卡設入所述殼體211的凹槽2116內。所述操作體212的滑條2124與所述殼體211的滑槽2114對應嵌套配合，所述擋塊2123卡設在所述第一止擋部2113a與所述第二止擋部2113b之間。
[0051]接著，將所述按鍵開關21的彈性卡勾2111和環臺2112與所述支撐板17的安裝孔171相配合，夾設所述支撐板17實現卡合固定，使得所述按鍵開關21的殼體211相對所述支撐板17靜止。
[0052]最後，提供鍵帽20蓋設於所述操作體212的上端，所述薄膜開關層216夾設於所述支撐板17和所述下蓋13之間，所述按壓體215與所述薄膜開關層216表面相接觸。如此，完成所述按鍵開關21的組裝。
[0053]再請同時參閱圖3及圖4，分別代表所述按鍵開關21工作時的兩種工作狀態，其中圖3是所述按鍵開關斷開狀態的示意圖，圖4是所述按鍵開關4導通狀態的示意圖。所述按鍵開關21的工作原理如下:
[0054]首先，用戶施加壓力至所述鍵帽20 ；
[0055]接著，所述鍵帽20傳遞壓力推動所述操作體212朝所述薄膜開關層216方向移動，縮短二者之間的間距。
[0056]具體而言，所述操作體212向下移動，壓縮所述第一彈性件213，帶動所述操作體212的滑條2124沿所述殼體211的滑槽2114相對向下滑動，所述定位柱2127同步向下位移，壓縮所述第二彈性件214，繼而抵壓所述按壓體215，所述按壓體215的端部穿過所述殼體211的導通孔2117，從正面按壓所述薄膜開關層216，以致所述薄膜開關2161的第一電極2161a、第二電極2161b接觸導通，從而實現開關觸發導通，產生電信號傳遞至所述控制電路板15。
[0057]最後，用戶釋放壓力，則所述第一彈性件213和所述第二彈性件214因自身恢復形變作用，而產生反作用力推動所述操作體212向上移動，帶動所述限位套管2126同步向上移動，使得所述第二彈性件214對所述按壓體215的抵壓力消失或大幅降低，所述按壓體215的端部對所述薄膜開關層216表面的抵壓力小於使所述薄膜開關層216導通所需的觸發力，所述第一電極2161a、第二電極2161b非接觸斷開，從而實現開關閉合，結束產生輸入信號。此時，所述按壓體215與所述薄膜開關層216表面接觸，但是由於所述按壓體215的重量很輕，其自身的重量無法觸發薄膜開關。
[0058]相較於現有技術，在本實施方式的按鍵單元中，設置按鍵開關21，利用第一彈性件213、第二彈性件214和按壓體215配合所述操作體212實現機械按壓的傳遞，同時利用按壓體215正面與所述薄膜開關層216的彈性抵壓與分離實現所述薄膜開關層216的薄膜開關2161的導通與斷開，使得所述按鍵開關21具有兩個工作狀態，既結合機械鍵盤的按壓觸感，又整合薄膜開關鍵盤的結構簡單、成本低的特點，而且所述殼體211的導程管2115與所述操作體212的限位套管2126相互套設，有利於縮小所述按鍵開關21的整體體積。
[0059]以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的【技術領域】，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。
【權利要求】
1.一種按鍵開關，其特徵在於，包括殼體、收容於所述殼體內的操作體、第一彈性件、第二彈性件和按壓體、以及設於所述殼體外側的薄膜開關層，其中， 所述殼體包括導程管和導通孔，所述導通孔與所述導程管同心設置且相互貫通； 所述操作體包括限位套管和定位柱，所述定位柱設於所述限位套管內，所述限位套管套設於所述導程管外側； 所述第一彈性件套設於所述限位套管； 所述第二彈性件夾設於所述定位柱與所述按壓體之間； 所述按壓體收容於所述導程管內且末端穿過所述導通孔與所述薄膜開關層表面相接觸。
2.根據權利要求1所述的按鍵開關，其特徵在於，所述薄膜開關層包括薄膜開關，所述按壓體正面按壓所述薄膜開關。
3.根據權利要求2所述的按鍵開關，其特徵在於，所述薄膜開關包括相對間隔設置的第一電極和第二電極，當所述操作體被按壓時，所述按壓體抵壓作用於所述薄膜開關層，所述第一電極與所述第二電極相接觸，實現導通，當所述操作體被釋放時，所述按壓體無抵壓力於所述薄膜開關層，所述第一電極與所述第二電極分離，實現斷開。
4.根據權利要求3所述的按鍵開關，其特徵在於，所述殼體包括相對設置的第一止擋部和第二止擋部，所述操作體包括擋塊和限位突起，當所述操作體被釋放時，所述擋塊與所述第一止擋部對應抵接，當所述操作體被按壓時，所述限位突起與所述第二止擋部對應抵接。
5.根據權利要求4所述的按鍵開關，其特徵在於，所述限位套管的內徑大於所述導程管的外徑，所述導通孔的內徑小於所述導程管的內徑。
6.根據權利要求5所述的按鍵開關，其特徵在於，所述定位柱的長度小於所述限位套管的長度。
7.根據權利要求6所述的按鍵開關，其特徵在於，所述殼體包括凹槽，所述凹槽環繞所述導程管設置，所述第一彈性件上端套設於所述限位套管，下端卡設於所述凹槽內。
8.根據權利要求7所述的按鍵開關，其特徵在於，所述按壓體包括圓臺，所述第二彈性件下端與所述圓臺相抵接。
9.一種按鍵單元，其包括鍵帽及按鍵開關，所述鍵帽套設於所述按鍵開關上，其特徵在於，所述按鍵開關是如權利要求1-8中任意一項所述的按鍵開關。
10.一種電腦鍵盤，其包括多個陣列設置的按鍵單元，其特徵在於，所述按鍵單元是如權利要求9中所述的按鍵單元。
【文檔編號】H01H13/705GK204088129SQ201420288310
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】張文嵛, 黃儉安 申請人:張文嵛, 黃儉安