薄键盘、键盘覆盖物和键开关制造技术

本文描述了薄键盘和薄键盘覆盖物以及用在键盘和键开关上的新颖的键组装件。键组装件包括顶板、可移动键帽、支撑板以及嵌入在支撑板内充当弹簧的柔性杆。可移动键帽的底侧具有安置在柔性杆上方的至少一个或几个锥形突出物。可移动键帽上的垂直向下的力将使得突出物能够使杆水平地折曲，从而创建一旦垂直力被移除、就将使可移动键帽返回到其最初位置的弹簧式机构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】薄键盘、键盘覆盖物和键开关
本专利技术涉及键盘、键盘覆盖物和键开关。更具体地，本专利技术的实施例涉及一种用在键盘和键开关上的简单的、紧凑的薄键组装件。
技术介绍
随着移动计算和便携式装置的发展，键盘被做得更小、更薄且更轻。图1A例示说明如美国专利No.4118611中公开的常规的螺旋弹簧键盘。枢转锤7顶上的屈曲弹簧机构2负责键盘的触觉和听觉响应。在屈曲时，小锤被弹簧使得向前枢转，并且撞击记录键按压的电触头。图1B例示说明如美国专利No.5924553中公开的使用剪刀机构的键盘。键帽22经由剪刀式机构中互锁的两个塑料件24和26连接到基板20。橡胶凸圆28位于键帽22的下面，提供当键帽未被向下按时恢复键帽的手段。虽然两个键盘都实现了命令输入的目的，但是螺旋弹簧和剪刀键盘结构需要较大的高度，从而导致这样的键盘可以做小、做薄的程度受到限制。而且，剪刀机构的制造更复杂、更昂贵。图2例示说明如美国专利No.8206047中公开的薄键盘覆盖物。该键盘覆盖物被设计为放置在触摸敏感屏幕的虚拟键盘上面。键盘由弹性体薄片制成，并且键形成有内部支撑结构75以便创建常规键盘的用户触觉反馈，比如手指搁置阻力、预致动提示、手指定位提示和键标识提示。尽管，键盘在触摸表面上模仿触觉键盘的打字感觉，但是键的橡胶感觉不同于常规的螺旋弹簧键盘的脆度和快速响应。如图3所示，另一薄键盘在美国专利No.US2012/0169603中公开。该键盘实现一组斜坡652、654、656和658作为引导可移动键帽320的路径，并且使用作为返回机构的磁铁620和630的吸引力/排斥力来将键帽保持在键结构内。该设计中存在几个弱点。第一，用户触觉反馈是有限的，没有预致动提示，没有可听反馈。第二，每个键的组装在键帽中需要一个磁铁并且在支撑基底中需要另一个磁铁，这增加了键盘制造的复杂度和成本。第三，由于设计构思，在可移动键帽320和键结构310之间存在灰尘可以进入的间隙，并且可移动键帽320在没有顶盖牢固地保持它的情况下可能脱落。如本文将公开的，本专利技术提供一种简单的、但是薄且成本有效的键盘组装件、键盘覆盖物和键开关，所述键盘组装件、键盘覆盖物和键开关具有触觉和可听反馈，克服了现有技术的装置的固有缺点。
技术实现思路
为了实现上述目的，本专利技术提供了一种能够通过使用新颖的返回机构来恢复键帽的键组装件。常规键盘使用弹簧的压缩、橡胶凸圆的弹性或金属凸圆的变形来创建返回机构。这样的方法需要键帽和返回机构这二者在相同的方向上成比例地移动，这意味着弹簧、橡胶或金属凸圆需要更多的高度以便在键组装件的内部压缩或伸展。本专利技术去除了这样的高度限制，并且提供压在键帽上的垂直力将水平地而不是垂直地影响返回机构的方法。此外，本专利技术为用户提供触觉响应，比如手指搁置、预致动提示和可听提示。键组装件的第一实施例包括五个主要元件：顶板、可移动键帽、具有嵌入的柔性杆的支撑板和键开关层。顶板使可移动键帽保持适当地定位在支撑板内。可移动键帽具有凹边，该凹边用作使顶板将可移动键帽保持在支撑板内的定位件。支撑板内安置有基本上彼此平行的两个柔性杆。可移动键帽的底侧具有定位在这两个柔性杆顶上的锥形突出物。柔性杆和可移动键帽之间的预置弹簧张力使可移动键帽在支撑板内保持水平。垂直按键迫使可移动键帽底侧的锥形突出物使柔性杆水平地折曲。进一步按下键帽需要成比例地增大强度，这为用户提供了阻力感觉或预致动提示。进一步的按压将在柔性杆碰到可移动键帽的底侧(这创建可听提示)时到达锥形突出物的端部。锥形突出物还用作启动键开关层的接触点。一旦按压被释放，柔性杆就迅速恢复，因此充当可移动键帽的返回机构。柔性杆的迅速恢复动作使可移动键帽推挤顶板，这创建第二个可听见的咔哒声。附图说明图1A是示出常规键盘的屈曲弹簧组装件的结构的侧视图；图1B是示出常规键盘的剪刀机构的结构的侧视图；图2是示出常规键盘覆盖物的弹性体键帽的设计的等距视图；图3是例示说明具有作为返回机构的磁铁的常规键盘的结构的分解等距视图；图4是根据本文所描述的技术构造的键组装件的第一实施例的等距视图；图5是示出第一实施例的结构的分解右侧等距视图；图6是示出键盘组装件的第一实施例的结构的分解右下等距视图，该视图暴露了可移动键帽的底侧；图7示出第一实施例返回机构的代表性力位移曲线；图8、9、10、11是示出返回机构被致动的顺序截面图；图12A是示出替代返回机构的组装的分解等距视图；图12B示出替代返回机构的截面图；图12C例示说明压缩弹簧返回机构的分解等距视图；图13示出根据本文所描述的技术构造的薄键盘；图14示出与平板或移动装置结合使用的薄键盘覆盖物；图15示出根据第一实施例构造的键开关的分解等距视图；图16示出根据本专利技术的第二实施例的分解等距视图；图17B示出根据本文所描述的技术构造的第三实施例的分解等距视图；图17B示出第三实施例的返回机构的截面图；图18A示出根据本文所描述的技术构造的第四实施例的分解等距视图；图18B示出来自第四实施例的可移动键帽的底侧的等距视图；图19A-19C例示说明第四实施例的返回机构的截面图；图20A示出根据本文所描述的技术构造的第五实施例的分解等距视图；图20B示出来自第五实施例的可移动键帽的底侧的等距视图；图20E-20E例示说明在向下横向运动的情况下的第五实施例的返回机构的截面图；图21示出根据本文所描述的技术构造的第六实施例的分解等距视图；图22示出根据本文所描述的技术构造的第七实施例的分解等距视图；图23例示说明来自第七实施例的可移动键帽的底侧的等距视图。具体实施方式附图所示的组装件包括布置成一行的单键或两键结构。应理解，可以从相同的基本结构获得包括多个键组装件或单个键开关的其他构造的键盘。图4示出键组装件200的第一实施例的等距视图。键组装件200由顶板210、可移动键帽220、支撑板240和键开关层260组成。如图5A中所描绘的，顶板210将可移动键帽220牢固地保持在支撑板240的键孔245内。可移动键帽220具有凹边230，凹边230用作使顶板210将可移动键帽220对齐在键孔245内并且牢固地保持它的导向件。如图5B所示，可移动键帽220的底侧安置有具有锥形边缘282的圆柱形突出物280。锥形边缘282搁置在位于支撑板240内的两个柔性杆250的顶上。两个柔性杆250是相同的，但是在支撑板240内定位为彼此的镜像。柔性杆250与锥形边缘282结合用作键组装件200的张力/返回机构。在预备位置处，可移动键帽220被定位在两个柔性杆250的弓形部分252的顶上。具有与突出物280类似轮廓的弓形部分252推挤锥形边缘282以使可移动键帽220抵靠顶板210保持在预置张力(preloadtension)下并保持水平。预置张力是重要的，因为它必须提供足够的阻力以使打字者在触摸打字时可以在可移动键帽220上暂停他或她的手指。突出物280的形状可以变化，它可以是半球形、半圆柱形、锥形、三棱柱、四角锥或其他形状，但是共性是突出物280的连接到可移动键帽220的顶部部分的锥度小于与柔性杆250接触的下部部分的锥度。类似地，柔性杆的形状和功能对于张力/返回机构的设计是重要的。图6例示说明柔性杆250的不同部分，它们包括弓形部分252、平坦部分25本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种键组装件，包括：呈现给用户以被用户按压的键；与键在操作上关联的返回机构，所述返回机构由柔性材料构成，能够在击键被用户释放之后使键返回到最初搁置位置；与键在操作上关联的致动机构，所述致动机构被设计为当键被用户按压时，在键向下或垂直行进的同时对返回机构给予侧向和/或水平力，当击键被用户释放时，返回机构对致动机构给予侧向和/或水平力，从而将键垂直向上地推向最初搁置位置；与键在操作上关联的支撑板，所述支撑板使返回机构与致动机构在适当的位置对齐，以便将键按压期间的大部分向下或垂直力给予为对返回机构的侧向和/或水平力；与键在操作上关联的调平机构，所述调平机构被设计为在键被用户按压的同时使键在支撑板内保持对齐并且保持水平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.02 CA 2,913,6711.一种键组装件，包括：呈现给用户以被用户按压的键；与键在操作上关联的返回机构，所述返回机构由柔性材料构成，能够在击键被用户释放之后使键返回到最初搁置位置；与键在操作上关联的致动机构，所述致动机构被设计为当键被用户按压时，在键向下或垂直行进的同时对返回机构给予侧向和/或水平力，当击键被用户释放时，返回机构对致动机构给予侧向和/或水平力，从而将键垂直向上地推向最初搁置位置；与键在操作上关联的支撑板，所述支撑板使返回机构与致动机构在适当的位置对齐，以便将键按压期间的大部分向下或垂直力给予为对返回机构的侧向和/或水平力；与键在操作上关联的调平机构，所述调平机构被设计为在键被用户按压的同时使键在支撑板内保持对齐并且保持水平。2.根据权利要求1所述的键组装件，其中，返回机构包括由柔性材料组成的一个或多个杆，柔性材料由弹簧钢、金属、金属合金、塑料、聚合物、高密度泡沫、压缩弹簧或弹性体复合材料制成。3.根据权利要求2所述的键组装件，其中，杆包括一个或多个弓形部分，所述一个或多个弓形部分使得杆能够在对相邻键组装件具有最小影响的情况下独立地折曲。4.根据权利要求2所述的键组装件，其中，取决于致动机构的表面，杆能够具有圆形形状、方形形状、倾斜边缘和/或锥形边缘。5.根据权利要求2所述的键组装件，其中，返回机构由具有与致动机构的表面相同轮廓的一个杆组成。6.根据权利要求2所述的键组装件，其中，返回机构由两个平行杆组成，每个杆的表面推挤致动机构的表面。7.根据权利要求1所述的键组装件，其中，致动机构被嵌入在键内，致动机构被定位在嵌入在支撑板内的返回机构的顶上。8.根据权利要求7所述的键组装件，其中，返回机构经由支撑板内的一组凹槽被嵌入到支撑板中。9.根据权利要求7所述的键组装件，其中，返回机构和支撑板能够经由注射成型或冲压被制造为单个工件。10.根据权利要求7所述的键组装件，其中，致动机构包括沿着键的周边和/或底侧定位的一个或多个突出物。11.根据权利要求10所述的键组装件，其中，突出物具有锥形表面，从而在键正被按压时为用户提供阻力感觉/反馈。12.根据权利要求10所述的键组装件，其中，所述锥形表面能够是球面、四角椎、圆锥形、具有锥形边缘的圆柱体、抛物面、圆柱面、凹边、斜坡或多个表面的组合。13.根据权利要求10所述的键组装件，其中，突出物进一步由下部部分和上部部分组成，下部部分的截面与上部部分的截面相比具有更小的周长，当键在击键期间向下行进时，阻力在从下部部分到上部部分的过渡期间变化，因为突出物推挤柔性杆需要更大的力，阻力差为用户提供触觉预致动提示/反馈。14.根据权利要求13所述的键组装件，其中，突出物的下部部分的表面的锥度小于突出物的上部部分的表面的锥度，当用户将键向下按压时，将键按在上部部分上所需的力小于下部部分，从而以信号向用户通知键接近键程末尾的反馈。15.根据权利要求10所述的键组装件，其中，突出物由锥形表面组成，锥形表面被定位在支撑板的内部边缘的顶上，当键正被用户按压时，锥形表面推挤支撑板的内部边缘，从而使键横向移位，键的横向运动对返回机构给予水平力，当击键被用户释放时，返回机构对锥形表面给予水平力，从而将键垂直向上地推向最初搁置位置。16.根据权利要求1所述的键组装件，其中，返回机构被嵌入在键内，返回机构被定位在嵌入在支撑板内的致动机构的顶上。17.根据权利要求16所述的键组装件，其中，返回机构经由键内的一组凹槽被嵌入到键中。18.根据权利要求16所述的键组装件，其中，返回机构和键能够经由注射成型或冲压被制造为单个工件。19.根据权利要求16所述的键组装件，其中，致动机构包括沿着支撑板的周边和/或围绕支撑板的中心定位的一个或多个突出物。20.根据权利要求19所述的键组装件，其中，突出物具有锥形表面，从而在键正被按压时为用户提供阻力感觉/反馈。21.根据权利要求20所述的键组装件，其中，锥形表面能够是球形、四角椎、圆锥形、具有锥形边缘的圆柱体、抛物面、圆柱面、凹边、斜坡或多个表面的组...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕特·豪，
申请(专利权)人：贾威利亚·利姆，帕特·豪，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA