按键结构及按键装置的制作方法

1.本技术涉及一种按键结构及包括该按键结构的按键装置。


背景技术：

2.常见键盘与游戏手柄的按键结构分为“橡胶垫圈(rubber dome)+薄膜开关”与“机构式开关”两种，其原理均为用户按压按键帽，按键帽的柱塞结构向下压橡胶垫圈或机构式开关，通过橡胶垫圈或机械式开关结构变形从而产生按压手感，进而触碰到下面的薄膜开关，产生导通(on)的电气讯号，传达用户的指令。
3.传统按键设计下，每一次按压按键与按键释放(回弹)的力量都由橡胶垫圈或弹簧决定，其力量非常相近。但在游戏场景或某些特殊情境上，需要实时调整按键的按压力量和/或回弹力量(时间)，以达到强化游戏和改善体验的目的，则传统按键的设计需要进一步改善。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提出一种可动态调整按压力量和回弹时间的按键结构。
5.另，还有必要提出一种包括该按键结构的按键装置。
6.本技术一实施方式提供一种按键结构，包括电路板、按键帽、第一磁性件、弹性件、薄膜开关和第二磁性件。其中，所述按键帽包括按压部和与所述按压部连接的延伸部，所述第一磁性件固定设置于所述延伸部上。所述薄膜开关远离所述第一磁性件设置，所述弹性件抵持于所述第一磁性件与所述薄膜开关之间。所述第二磁性件设于所述薄膜开关与所述电路板之间，所述第二磁性件用于通电后产生磁性与所述第一磁性件之间产生吸力或斥力。
7.一种实施方式中，所述弹性件包括第一抵持部、第二抵持部和连接所述第一抵持部和所述第二抵持部的弹性变形部。所述第一抵持部抵接于所述按键帽，所述第二抵持部抵接于所述薄膜开关，所述弹性变形部内设有空腔。
8.一种实施方式中，所述第一抵持部朝向所述第二抵持部延伸形成一突出部，所述突出部适于在所述按压部受压时在所述空腔内朝向所述薄膜开关移动。
9.一种实施方式中，所述延伸部的外周面设有至少一个加强块，所述第一磁性件固定设置于所述加强块靠近所述弹性件的端部。
10.一种实施方式中，所述按压部靠近所述弹性件的一面设有若干第一限位部和若干第一卡扣，所述第一限位部和所述第一卡扣围绕所述延伸部设置。
11.一种实施方式中，所述按键结构还包括上盖。所述上盖设于所述按键帽与所述电路板之间，所述上盖开设贯穿所述上盖的开孔，所述弹性件部分收容于所述开孔内。
12.一种实施方式中，所述上盖朝向所述按键帽的一表面邻近所述开孔设有若干第二限位部，所述第二限位部抵持于所述第一限位部，以限制所述按键帽在水平方向的移动。
13.一种实施方式中，所述上盖朝向所述按键帽的一表面邻近所述开孔还设有若干第
二卡扣，所述第二卡扣和所述第二限位部围绕所述开孔设置，所述第二卡扣和所述第一卡扣卡合以限制所述按键帽在竖直方向的移动。
14.一种实施方式中，所述第一磁性件包括磁铁，所述第二磁性件包括感应线圈，所述弹性件包括橡胶垫圈。
15.本技术的按键结构和按键装置，通过设置第一磁性件和第二磁性件，利用电生磁原理使得通电后的第二磁性件产生磁性，从而与第一磁性件之间产生相吸或相斥的力量，并可通过调整电流方向和大小而改变吸力大小或斥力大小，进而可动态调整按键结构的按压力量和回弹力量(时间)。
附图说明
16.图1为现有技术中薄膜式键盘的弹力曲线图。
17.图2为本技术一实施方式提供的按键装置的结构示意图。
18.图3为本技术一实施方式提供的按键结构的结构示意图。
19.图4为图3所示的按键结构的分解结构示意图。
20.图5为图3中沿v-v横切的剖面示意图。
21.图6为图3所示按键结构的按键帽另一视角的结构示意图。
22.图7为图4中沿vii-vii横切的剖面示意图。
23.图8为图3所示按键结构的上盖的结构示意图。
24.图9为本技术另一实施方式提供的按键装置的结构示意图。
25.图10为图9中沿x-x横切的剖面示意图。
26.图11为图9中沿xi-xi横切的剖面示意图。
27.主要元件符号说明
28.按键装置1，1a
29.按键结构100，100a，100b
30.按键帽10，10a，10b
31.第一磁性件20，20a，20b
32.弹性件30，30a，30b
33.薄膜开关40，40a，40b
34.第二磁性件50，50a，50b
35.电路板60，60a，60b
36.上盖70
37.按压部11，11a，11b
38.延伸部12，12a，12b
39.矩形顶壁110
40.第一限位部111
41.第一卡扣112
42.侧壁113
43.加强块121
44.第一板1111
45.第二板1112
46.第一卡持部1121
47.第一本体1122
48.第一抵持部31
49.第二抵持部32
50.弹性变形部33
51.突出部311
52.空腔330
53.第一弹性部331
54.第二弹性部332
55.第三弹性部333
56.开孔701
57.第二限位部702
58.第二卡扣703
59.第三板7021
60.第四板7022
61.第二卡持部7031
62.第二本体7032
63.左摇杆键101a
64.右摇杆键102a
65.十字键103a
66.功能键104a
67.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术实施例。
具体实施方式
68.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术实施例。
69.另外，在本技术中如涉及“第一”“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
70.这里参考剖面图描述本技术的实施例，这些剖面图是本技术理想化的实施例(和中间构造)的示意图。因而，由于制造工艺和/或公差而导致的图示的形状不同是可以预见的。因此，本技术的实施例不应解释为限于这里图示的区域的特定形状，而应包括例如由于制造而产生的形状的偏差。图中所示的区域本身仅是示意性的，它们的形状并非用于图示装置的实际形状，并且并非用于限制本技术的范围。
71.请参阅图1，图1为现有技术中薄膜式键盘的弹力曲线图。横轴代表压下/释放按键帽的行程距离，单位为毫米(mm)。纵轴代表手指压下按键帽所要花费的力量或按键回弹时
手指所感受到的力量，单位为克力(gf)。上方曲线1代表按键帽压下去的变化过程，而下方曲线2则是按键帽压下后再弹回原状的变化过程。坐标原点为起始点，f1为峰值点，f2为接触点，f3为回弹点，f4为最高回弹点，f5为结束点。
72.在没压下按键帽时，手指的力道位于左下角坐标原点的位置。当开始压下按键时，曲线1便会往右上方爬，手指的力道越强，按键帽压下去的距离就会变长。当弹性件的弹性变形部(也另称为弹力壁)无法承受力道时，便开始变形往下凹陷，峰值点f1所承受的力道便是使用者感受最明显的下压力道。从f1点开始，弹性件两侧的弹性变形部因为承受不了而开始弯曲，手指感受到的下压力道会变轻，因此曲线1往右下方走。当抵达接触点f2时，弹性件接触到薄膜开关，进而形成通路让信号通过。在接触点f2之后因为按键帽已经到底了，所以后来的行程距离会受到弹性件压缩变形的阻力，手指花的力道也最大，因此结束点f5的力道值可能会非常大。
73.曲线2记录手指松开后的弹力变化图，因此方向是从右往左。弹性件在受到挤压变形的期间已经累积了不少力量，所以当按键结构被放开时，这些力量便一下子就全部释放出来(亦即手指感受到的回弹力)，从f5点直接滑到回弹点f3。当弹性件回到被压到底的形状后，便会进行反弹回到原始状态，此时的回馈力道会变高，直到弹性件的弹性变形部回复原状。在这过程反弹的力道也会变小，而来到了最高回弹点f4，之后曲线再慢慢地回到起始点(坐标原点)。
74.受限于弹性件的材质等因素，现有的按键结构无法实时调整按键的按压力量和/或回弹力量(时间)。因此本技术提供一种可动态调整按压力量和回弹时间的按键结构和包括该按键结构的按键装置。
75.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
76.第一实施例
77.请参阅图2，本技术一实施方式提供一种按键装置1，其包括多个按键结构100。按键装置1可应用于笔记本电脑、平板计算机、电视遥控器、桌面计算机等电子装置。然而，按键装置1的应用场所并不限于上述范畴。本实施例中，所述按键装置1为薄膜式键盘。
78.为了简化说明，图3和图4仅显示了单一的按键结构100，图2薄膜式键盘的其余按键结构100亦可采取相同的设计。如图3和图4所示，本技术一实施方式提供的按键结构100包括按键帽10、第一磁性件20、弹性件30、薄膜开关40、第二磁性件50和电路板60。请参阅图5，按键帽10包括按压部11和与所述按压部11连接的延伸部12，第一磁性件20固定设置于所述延伸部12上。薄膜开关40远离所述第一磁性件20设置，弹性件30抵持于所述第一磁性件20与所述薄膜开关40之间。第二磁性件50设于薄膜开关40与电路板60之间，第二磁性件50通电后可产生磁性从而与第一磁性件20之间产生吸力或斥力。
79.第一磁性件20可为环状的永久性磁铁，第二磁性件50可为感应线圈。优选的，感应线圈与环状的第一磁性件20同轴设置，以使感应线圈通电后与第一磁性件20之间的吸力或斥力最大。
80.当按键帽10受压带动第一磁性件20朝向第二磁性件50移动时，根据楞次定律(lenz’s law)，第二磁性件50(感应线圈)受磁场变化产生感应电流。若进一步通上与该感应电流方向相同的电流，则第二磁性件50产生与第一磁性件20相同的磁极(与第一磁性件
20相斥，需增加按压力量)；若进一步通上与该感应电流方向相反的电流，则第二磁性件50产生与第一磁性件20相反的磁极(与第一磁性件20相吸，可减少按压力量)。按键释放(回弹)过程，根据楞次定率，感应线圈会产生感应电流产生与第一磁性件20相吸的磁场，故可以针对感应线圈进行以下动作，动态对按键帽10产生不同的作用：对感应线圈通上与感应电流方向相同的电流，则对于按键帽10呈现相吸的现象，可延迟按键帽10恢复到原来位置的时间(延长回弹时间)；对感应线圈通上与感应电流方向相反的电流，形成相斥磁场，可以加快按键帽10归位，缩短反应时间。如此，可根据游戏内容或情境需要，通过调整感应线圈的电流方向与大小，可以动态调整压力曲线，调整按键结构100按压的力量与释放回弹的时间。
81.例如，游戏软件设定好参数或是选用模式，当按键帽10受压向下运动，按键帽10上的第一磁性件20(磁铁)对第二磁性件50(感应线圈)产生感应电流，第二磁性件50据前一个步骤选择的模式，增加与感应电流方向相同的电流(产生相同磁极，相斥力量)或与感应电流方向相反的电流(产生相反磁极，相吸力量)。在游戏中若主角呈现受伤、没体力、中毒或泥泞的路面等状况，可依游戏场景实时将按键压力提高，可模拟游戏主角行动不便或是行动减缓的情况；反之，若主角使用道具体力大增，可实时将按键压力减小。每个玩家喜欢的按压力量不一样，有些喜欢稍大的按压力量，有些则喜欢较轻的力量，则使用者根据可其喜好调整按压力量。对于按键释放(回弹)过程，游戏软件可设定好参数或是选用模式，使第二磁性件50(感应线圈)产生与第一磁性件20相斥的力量，在按键帽10释放后的自由状态下会加速向上移动，进而减少回复到原始点的时间，让使用者可以更快进行下一次动作；或是第二磁性件50(感应线圈)产生与第一磁性件20相吸的力量，推迟释放，延长反应时间。
82.请参阅图6，一些实施例中，按键帽10大致为一矩形框架结构，矩形框架结构包括按压部11所在的矩形顶壁110和从该矩形顶壁110的四条边分别朝同一方向延伸出的四个侧壁113。按键帽10还包括与按压部11固定连接的延伸部12，延伸部12设于按压部11靠近弹性件30的内表面，延伸部12大致呈圆柱状。延伸部12的外周面可对称设有多个加强块121以加强所述延伸部12的强度，加强块121的形状可为但不限于长方体。加强块121可与延伸部12一体成型。可以理解，延伸部12和加强块121还可以为其它规则或不规则形状。
83.请参阅图5和图6，第一磁性件20固定设置于所述加强块121靠近弹性件30的端部，加强块121还可对第一磁性件20进行限位防止其朝着按压部11移动。第一磁性件20可为环状，可通过粘胶粘贴固定在延伸部12底端(即靠近弹性件30的一端)的外周面上。
84.如图6所示，一些实施例中，按压部11在矩形顶壁110的朝向弹性件30的一表面延伸设置若干第一限位部111和若干第一卡扣112，第一限位部111和第一卡扣112围绕所述延伸部12设置。图6中，四个第一限位部111大致分别设置在一矩形的四个直角处，每一个第一限位部111的横截面大致呈“l”形状，包括互相垂直的一第一板1111和一第二板1112。图6中，第一卡扣112的数量为2个，且该两个第一卡扣112相对设置在四个第一限位部111所组成矩形的互相平行的两条边上。四个第一限位部111和两个第一卡扣112所组成的矩形将延伸部12围绕在中心。当然，第一限位部111和第一卡扣112的形状和数量还可以为其它设置。该第一卡扣112包括第一卡持部1121和第一本体1122，第一卡持部1121由第一本体1122的末端大致垂直延伸，且第一卡持部1121的延伸方向为远离延伸部12的方向。
85.请参阅图7，一些实施例中，弹性件30包括第一抵持部31、第二抵持部32和连接所
述第一抵持部31和所述第二抵持部32的弹性变形部33。第一抵持部31抵接于按键帽10的延伸部12(参图5)，第二抵持部32抵接于薄膜开关40(参图5)。弹性变形部33内设有空腔330。第一抵持部31大致为圆环状，第二抵持部32大致为圆环状，且第二抵持部32的内径大于第一抵持部31的外径。一些实施例中，弹性变形部33可包括依次连接的第一弹性部331、第二弹性部332和第三弹性部333，第一弹性部331连接第一抵持部31，第三弹性部333连接第二抵持部32。第一弹性部331大致为圆台面，其内径沿着从第一抵持部31指向第二抵持部32的方向依次增大。第二弹性部332和第三弹性部333大致为环状，第二弹性部332的内径和第一弹性部331最大的内径相等，第三弹性部333的内径大于第二弹性部332的内径。第一弹性部331、第二弹性部332和第三弹性部333均为中空结构，由此形成了空腔330。
86.如图7所示，一些实施例中，第一抵持部31朝向第二抵持部32或者朝向空腔330内延伸形成一突出部311，所述突出部311适于在按压部11(参图5)受压时在空腔330内朝向薄膜开关40(参图5)移动。当突出部311移动到与薄膜开关40接触时，薄膜开关40导通，与薄膜开关40电连接的电路板60接受到讯号，传达使用者的指令。电路板60可为但不限于印刷电路板组件(printed circuit board assembly，pcba)。
87.一些实施例中，弹性件30可为橡胶垫圈(rubber dome)。
88.请参阅图3-5和图8，一些实施例中，按键结构100还包括上盖70。上盖70设于按键帽10与电路板60之间，所述上盖70开设贯穿所述上盖70的开孔701，弹性件30部分收容于所述开孔701内。所述上盖70在其朝向按键帽10的表面上围绕所述开孔701设有两个第二限位部702和两个第二卡扣703，两个第二卡扣703和两个第二限位部702合围成一矩形且围绕所述开孔701。第二限位部702包括一第三板7021和与所述第三板7021垂直的两第四板7022，第三板7021和与第四板7022所形成四个直角构成了该矩形的四个直角。所述第二限位部702可抵持于第一限位部111，以限制按键帽10在水平方向的移动。第二卡扣703包括第二卡持部7031和第二本体7032，第二卡持部7031由第二本体7032的末端大致垂直延伸，且第二卡持部7031的延伸方向为朝向延伸部12的方向。第二卡扣703的位置与第一卡扣112的位置相对应，第二卡持部7031可与第一卡持部1121卡合以限制按键帽10在竖直方向的移动，以免按键帽10从上盖70中脱出。
89.第二实施例
90.请参阅图9，本实施例中，按键结构100a、100b所应用的按键装置1a为游戏手柄。游戏手柄有多种按键，如左摇杆键101a、右摇杆键102a、十字键103a、功能键104a和本技术所述的按键结构100a、100b等。
91.请参阅图10，本实例中的按键结构100a与第一实施例中的按键结构100大致相同，其包括按键帽10a、第一磁性件20a、弹性件30a、薄膜开关40a、第二磁性件50a和电路板60a。本实例中的按键帽10a与第一实施例中的按键帽10大致相同，包括按压部11a和与所述按压部11a连接的延伸部12a，第一磁性件20a固定设置于所述延伸部12a上。弹性件30a抵持于延伸部12a远离按压部11a的一端，薄膜开关40a设于所述弹性件30a远离所述按键帽10a的一侧。弹性件30a与第一实施例中的弹性件30的结构大致相同，此处不再赘述。弹性件30可为橡胶垫圈。第二磁性件50a设于薄膜开关40a与电路板60a之间，第二磁性件50a通电后可产生磁性从而与第一磁性件20a之间产生吸力或斥力。电路板60a可为但不限于印刷电路板组件。
92.第一磁性件20a可为永久性磁铁，第二磁性件50a可为感应线圈。当按键帽10a受压带动第一磁性件20a朝向第二磁性件50a移动时，根据楞次定律(lenz’s law)，第二磁性件50a(感应线圈)受磁场变化产生感应电流。若进一步通上与该感应电流方向相同的电流，则第二磁性件50a产生与第一磁性件20a相同的磁极(与第一磁性件20a相斥，需增加按压力量)；若进一步通上与该感应电流方向相反的电流，则第二磁性件50a产生与第一磁性件20a相反的磁极(与第一磁性件20a相吸，可减少按压力量)。按键释放(回弹)过程，根据楞次定率，感应线圈会产生感应电流产生相吸的磁场，故可以针对感应线圈进行以下动作，动态对按键帽产生不同的作用：对感应线圈通上与感应电流方向相同的电流，则对于按键帽10a呈现相吸的现象，可延迟按键帽10a恢复到原来位置的时间(延长回弹时间)；对感应线圈通上与感应电流方向相反的电流，形成相斥磁场，可以加快按键帽10a归位，缩短反应时间。
93.请参阅图11，本实施例中的按键结构100b与第一实施例中的按键结构100大致相同，其包括按键帽10b、第一磁性件20b、弹性件30b、薄膜开关40b、第二磁性件50b和电路板60b。按键帽10b与第一实施例中的按键帽10大致相同，包括按压部11b和与所述按压部11b连接的延伸部12b，第一磁性件20b固定设置于所述延伸部12b上。弹性件30b抵持于延伸部12b远离按压部11b的一端，薄膜开关40b设于所述弹性件30b远离所述按键帽10b的一侧。弹性件30b与第一实施例中的弹性件30的结构大致相同，此处不再赘述。弹性件30b可为橡胶垫圈。第二磁性件50b设于薄膜开关40b与电路板60b之间，第二磁性件50b通电后可产生磁性从而与第一磁性件20b之间产生吸力或斥力。第一磁性件20b可为永久性磁铁，第二磁性件50b可为感应线圈。电路板60a可为但不限于印刷电路板组件。可通过调整第二磁性件50b通电电流的方向和大小，进而可动态调整按键结构100b的按压力量和回弹力量(时间)。
94.本技术的按键结构(100，100a，100b)和按键装置(1，1a)，通过设置第一磁性件(20，20a，20b)和第二磁性件(50，50a，50b)，利用电生磁原理使得通电后的第二磁性件(50，50a，50b)产生磁性，从而与第一磁性件(20，20a，20b)之间产生相吸或相斥的力量，并可通过调整电流方向和大小而改变吸力大小或斥力大小，进而可动态调整按键结构的按压力量和回弹力量(时间)。
95.以上说明是本技术一些具体实施方式，但在实际的应用过程中不能仅仅局限于这些实施方式。对本领域的普通技术人员来说，根据本技术的技术构思做出的其他变形和改变，都应该属于本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种按键结构，包括电路板，其特征在于，所述按键结构还包括：按键帽，所述按键帽包括按压部和与所述按压部连接的延伸部；第一磁性件，所述第一磁性件固定设置于所述延伸部上；薄膜开关，远离所述第一磁性件设置；弹性件，所述弹性件抵持于所述第一磁性件与所述薄膜开关之间；和第二磁性件，所述第二磁性件设于所述薄膜开关与所述电路板之间，所述第二磁性件通电后产生磁性从而与所述第一磁性件之间产生吸力或斥力。2.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于，所述弹性件包括第一抵持部、第二抵持部和连接所述第一抵持部和所述第二抵持部的弹性变形部，所述第一抵持部抵接于所述按键帽，所述第二抵持部抵接于所述薄膜开关，所述弹性变形部内设有空腔。3.如权利要求2所述的按键结构，其特征在于，所述第一抵持部朝向所述第二抵持部延伸形成一突出部，所述突出部适于在所述按压部受压时在所述空腔内朝向所述薄膜开关移动。4.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于，所述延伸部的外周面设有至少一个加强块，所述第一磁性件固定设置于所述加强块靠近所述弹性件的端部。5.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于，所述按压部靠近所述弹性件的一面设有若干第一限位部和若干第一卡扣，所述第一限位部和所述第一卡扣围绕所述延伸部设置。6.如权利要求5所述的按键结构，其特征在于，所述按键结构还包括上盖，所述上盖设于所述按键帽与所述电路板之间，所述上盖开设贯穿所述上盖的开孔，所述弹性件部分收容于所述开孔内。7.如权利要求6所述的按键结构，其特征在于，所述上盖朝向所述按键帽的一表面邻近所述开孔设有若干第二限位部，所述第二限位部抵持于所述第一限位部，以限制所述按键帽在水平方向的移动。8.如权利要求6所述的按键结构，其特征在于，所述上盖朝向所述按键帽的一表面邻近所述开孔还设有若干第二卡扣，所述第二卡扣和所述第二限位部围绕所述开孔设置，所述第二卡扣和所述第一卡扣卡合以限制所述按键帽在竖直方向的移动。9.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于，所述第一磁性件包括磁铁，所述第二磁性件包括感应线圈，所述弹性件包括橡胶垫圈。10.一种按键装置，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的按键结构。11.如权利要求10所述的按键装置，其特征在于，所述按键装置为薄膜式键盘或游戏手柄。

技术总结
本申请提出一种按键结构和按键装置，所述按键结构包括电路板、按键帽、第一磁性件、弹性件、薄膜开关和第二磁性件。按键帽包括按压部和与按压部连接的延伸部，第一磁性件固定设置于延伸部上。薄膜开关远离所述第一磁性件设置，弹性件抵持于第一磁性件与薄膜开关之间。第二磁性件设于薄膜开关与电路板之间，第二磁性件用于通电后产生磁性与第一磁性件之间产生吸力或斥力。本申请通过设置第一磁性件和第二磁性件，利用电生磁原理使得通电后的第二磁性件产生磁性，从而与第一磁性件之间产生相吸或相斥的力量，并可通过调整电流方向和大小而改变吸力大小或斥力大小，进而可动态调整按键结构的按压力量和回弹力量(时间)。结构的按压力量和回弹力量(时间)。结构的按压力量和回弹力量(时间)。


技术研发人员：张智为
受保护的技术使用者：鸿海精密工业股份有限公司
技术研发日：2022.02.15
技术公布日：2023/8/28