使用磁力的按键开关制造技术

用于用户输入的具有更好触觉质量的按键。所述按键被磁场力所悬吊以提高运行的顺滑度。两个紧凑的交错件将按键帽连接到按键座，以提供倾斜和弯曲减小、耐久性增强的高精度平行运行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及用户输入按钮以及由其所组成的键盘。更具体而言，本专利技术的实施例涉及偏磁按键，包括高度平行运动的偏磁按键。
技术介绍
在当今的科技领域，普遍存在多种类型的键盘。决定键盘使用性的重要因素是其尺寸大小和用户手感。高端计算机键盘采用垂直轴承轴，以确保按压按键时保持平行性。然而，对于笔记本电脑通常采用的或与其他移动设备一起使用的低剖面键盘而言，采用这种结构是不实际的。低剖面键盘采用的现有技术的当前商业状态是采用塑料剪叉机构控制致动过程中按键的运动，并由橡胶圆顶提供弹力。对于小号按键，剪叉机构一般能提供足够的平行性，使得在致动按键时，按键从一边向另一边倾斜的现象相对较少，不会显著影响使用性。然而，对于较大号的按键，例如换挡键、回车键和空格键，塑料剪叉机构会弯曲，造成致动不均匀或卡塞。为了解决这一问题，当前的设计增加金属支撑条，以提高平行性。这些条将致动力从按键被按压处转移到按键的远端。其作用是将按键的远端向下拉，并限制致动过程中按键的倾斜，从而提高平行性。遗憾的是，这些金属条(通常沿按键的两边布置)也增加了零件数、机械斜率、重量和噪音，这些都降低了运动的精确性以及用户的手感质量。取决于这些条的尺寸大小、硬度和精确度，当致动按键偏离中心时，按键可能仍会表现出残留的倾斜。此外，当按键尺寸增加时，平行性损失加重。甚至对于小号按键而言，当手指感受到机械结构瑕疵时，致动按键的“指尖感受”或触感会变差。进一步，当前剪叉加橡胶圆顶机构的应用使得其在运动末段产生绵软的手感。这是由位于橡胶圆顶中心的小的圆柱形橡胶尖头所导致。所述尖头被设计用于将压力施加到圆顶下的薄膜开关。当尖头压缩时，其形成像海绵似的、不爽利的手感。希望开发一种按键，以消除这些不足之处并改善低剖面键盘的使用手感。附图说明本专利技术的实施例通过附图以示例而不是限制性的方式予以说明，附图中相似的附图标记表示类似的部件。应当指出的是，在不同场合提及本公开中“一”或“一个”实施例时，并不必然指同一个实施例，此类引用意味着至少一个实施例。图1是本专利技术一个实施例的有按键的键盘透视图。图2是根据本专利技术一个实施例的移除按键帽的按键示图。图3A是本专利技术一个实施例的处于按压(致动)位态的按键剖面图。图3B是图3A中的按键处于稳定状态(未致动)趋势的剖面图。图4A是显示本专利技术一个实施例的单连接的剖视图。图4B是移除两个连接件以显露传感器的按键座的剖视图。图5是本专利技术一个实施例的移除按键座的按键仰视图。图6是图5的剖视图。图7是本专利技术一个实施例的移除按键帽的按键示图。图8A和8B是本专利技术一个替代实施例的按钮示意图。图9A-D是本专利技术一个替代实施例的按键示意图。具体实施方式图1是本专利技术一个实施例的有按键的键盘透视图。键盘100包括八个按键110和一个空格键106，其各自代表如下进一步描述的本专利技术的某个实施例。每个按键110包括按键帽102和按键座104。按键帽102可提供触觉指示，例如凹陷108，使得用户可将手指放在按键上。在一个实施例中，按键帽102和按键座104以热塑性塑料(例如聚碳酸酯)注塑成型。按键座通常也可由冲压金属制成。尽管该实施例具有八个按键，以下描述的按键构造也可用于具有任何数量和尺寸大小的按键的键盘。举例说明，所述技术和结构可用于笔记本电脑或台式电脑的标准QWERTY样式的键盘。图2是根据本专利技术一个实施例的移除按键帽的按键示图。按键座104可由热塑性塑料成型。电容式感应垫216可覆盖按键座104。在一个实施例中，当用户的手指更接近感应垫时，电容式感应垫216探测到按压按键。电容中出现可探测的变化，使得能够对按压按键事件做出判断。进一步，与按键另一边的相应电容进行比较，通过测量感应垫216中电容的相关变化，可判断按压按键事件过程中手指的位置。按键座104还可限定多个轴壳体212以与连接件202和204的轴(未示出)旋转接合。连接件202和204通过偶联件206和208以相交错的方式相接合。在一个实施例中，偶联件206和208为磁性物质，例如钢，其可被布置于按键座104内的底层磁体(未示出)所吸引。在一个实施例中，按键中还配备有附加的电容式传感器，用以探测磁性物质从底层磁体的层离，从而信号通知按压按键事件。在一个实施例中，将电容式感应垫216形成柔性电路的一部分，其也可包括附加的电容式传感器(参考图4，以下讨论)。连接件可采用嵌入成型工艺由钢和塑料结合而成。一般选用高硬度塑料。一种适合的塑料为杜邦公司(DupontCorporation)DELRIN商标的乙酰树脂。在一些实施例中，一个连接件可比另一个稍长。然而，优选保持连接件相对短的长度，使得每一个连接件的长度均不超过按键帽最大横截面长度的70％。使连接件202和204的长度最小化可增加其硬度，提高按键下压过程中的平行性。在一个实施例中，连接件202和204的长度均不超过按键帽最大横截面长度的50％。在一个实施例中，连接件202和204相同，使得它们可由单一模具制造并可为了组装的目的而简单地相互调换。每个连接件202和204限定一对栓钉214，以与按键帽中的插槽(未示出)接合。图3A是本专利技术一个实施例的处于按压按键向下位态的按键剖面图。当将足够的压力施加于按键帽102时，磁性物质(在此为偶联件206和208)从置于按键座104内的磁体302层离。在一个实施例中，偶联件206、208由铁磁性金属形成，如SUS430不锈钢。钢具有高硬度和耐久性，并正好适合这一应用。其他实施例可使偶联件部分地或全部地由非磁性材料制成，但使用布置于其中的磁性物质。磁体302可为稀土磁体，其产生适合的磁场，甚至在磁性物质206、208从磁体302层离后，仍能够持续施加吸引力。甚至当磁体与磁性物质之间不再接触时，该磁场仍提供在用户释放手指压力后使按键向上复位的力。用户的触感由力相对于位移曲线进行控制，其可由磁体的尺寸大小和几何形状、磁性物质以及相关轴的位置的改变进行调整。在一个实施例中，适合的磁体提供足以在完整的组件中产生大约50克按钮力的磁场。在一个实施例中，由钕铁硼(NdFeB)材料制成的N52磁体足以提供至少50克的力，N52磁体的尺寸为10:1:1.4毫米。在该剖视图中，可看出连接轴304置于轴壳体212内。轴平移地固定在轴壳体212内，然而轴可以旋转，使得能够允许按下/致动按键帽102。为了容纳连接件相对端的移动，栓钉件214置于按键帽102中的插槽310内，使得栓钉远离按键的中心平移足够的距离，以使得按键能够被充分地按下。在一个实施例中，可将夹持垫306应用于按键座104的下表面，以最小化键盘在支撑面上的运动。例如，在一个实施例中，夹持垫306可为普通表面(如木材、金属和塑料)上的具有良好摩擦特性的弹性材料。在一个实施例中，夹持垫由硅橡胶制成。图3B是图3A中的按键处于稳定状态趋势的剖面图。通过提及该趋势为稳定状态趋势，申请人意图说明这一状态是在未施加外力时按键将采用的状态。这一状态也可被认为是按键的“向上”状态。在这一位态下，磁体302与磁性物质206、208足够接近，以在功能上与其层叠。按键帽102中的插槽310的后端和磁体与磁性物质的磁性叠层相连接，两者共同提供硬止动体，以阻止按键在稳定状态上升超过规本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于用户输入的装置，包括：一个按键座；一个按键帽；多个磁性物质，与按键座和按键帽中的至少一个相连接；其中所述多个磁性物质之间的磁场相互作用提供力，该力是大体上在按键运动的整个范围内将所述按键帽偏压至向上位置的主要的力；以及其中至少一个磁体将磁力施加于所述多个磁性物质中的至少一个其他磁性物质，当所述按键帽和按键座处于操作空间关系中时，所述力提供所述按键帽到所述按键座的主要的保持器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于用户输入的装置，包括：一个按键座；一个按键帽；多个磁性物质，与按键座和按键帽中的至少一个相连接；其中所述多个磁性物质之间的磁场相互作用提供力，该力是大体上在按键运动的整个范围内将所述按键帽偏压至向上位置的主要的力；以及其中至少一个磁体将磁力施加于所述多个磁性物质中的至少一个其他磁性物质，当所述按键帽和按键座处于操作空间关系中时，所述力提供所述按键帽到所述按键座的主要的保持器。2.一种装置，包括：一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·S·奈顿，麦多·R·伊斯兰，特兹武爱·R·桑，凯文·H·翁，
申请(专利权)人：新纳迪尼公司，
类型：发明
国别省市：美国;US