使用蝶形铰链的低行程按键机构的制作方法
【专利说明】使用蝶形铰链的低行程按键机构
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利合作条约专利申请要求于2013年10月21日提交的并且标题为αLow-Travel Key Mechanisms Using Butterfly Hinges” 的美国非临时专利申请14/058，448的优先权，该美国非临时专利申请要求于2012年10月30日提交的并且标题为aLow-Travel Key Mechanisms Using Butterfly Hinges”的美国临时专利申请61/720，373的权益和优先权，上述专利申请的公开内容据此全文并入本文。
技术领域
[0003]本发明所公开的实施例整体涉及电子设备，并且更具体地涉及电子设备的输入设备。
【背景技术】
[0004]许多电子设备通常包括一个或多个输入设备诸如键盘、触摸板、鼠标或触摸屏以使得用户能够与设备进行交互。这些设备可被集成到电子设备中或可独立地作为分立设备，所述分立设备可经由有线或无线连接将信号传输至另一设备。例如，键盘可被集成到膝上型计算机的外壳中或其可存在于其自身的外壳中。
[0005]通常期望减小电子设备的尺寸并且使此类设备的加工成本和制造时间最小化。例如，膝上型计算机可被设计成尽可能小而轻，但输入设备诸如键盘可占据相对较大部分的可用内部空间。一种缓解键盘设计局限的方式是使按键机构的z层叠结构最小化。因此，需要一种改进的按键机构设计。
【发明内容】
[0006]在一个方面中，一种按键机构包括蝶形铰链。根据各种实施例的蝶形铰接的按键机构使得能够利用期望的触觉响应实现明显低的行进距离。按键机构使用用于在按压位置和未按压位置之间移动的双翼部设计。在一个实施例中，一种按键机构包括键帽组件、支撑结构和具有两个独立地进行关节运动的翼部的蝶形铰链，每个翼部耦接到键帽组件和支撑结构，其中每个翼部用于在按键机构的键击期间围绕其自身的枢转轴线枢转。
[0007]在另一方面，一种按键机构包括键帽组件、支撑结构和蝶形铰链，蝶形铰链包括两个分开的翼部，这两个分开的翼部邻近彼此定位，使得在这两个翼部之间形成腔。每个翼部可包括一对枢轴销和一对键帽组件销，其中枢轴销耦接到支撑结构并且键帽组件销耦接到键帽组件。此外，开关诸如弹片开关可被固定在位于键帽组件和支撑结构之间的腔内。开关用于在第一位置中偏置键帽组件。例如，当按键机构没有经历键击事件时，开关可将键帽组件向上偏置。
[0008]在另一方面，一种按键机构包括键帽组件和载体结构，载体结构包括板和被固定到板的相对端的臂。每个臂可包括枢轴销保持构件。蝶形铰链包括邻近彼此定位的两个分开的翼部，每个翼部包括一对枢轴销和一对键帽组件销。枢轴销耦接到载体结构并且键帽组件销耦接到键帽组件。载体结构可容纳包括电路诸如开关、光源、或显示器的电子器件封装件。
[0009]在另一方面，一种蝶形组件可包括第一翼部和第二翼部，每个翼部包括一对枢轴销和一对键帽组件销。每对中的销与其自身相应对轴线同轴对准。第一铰链和第二铰链将第一翼部和第二翼部耦接在一起。当翼部铰接在一起时，在第一翼部和第二翼部之间形成腔。
【附图说明】
[0010]在结合附图考虑下面的详细描述时，本发明的上述和其他方面和优点将变得显而易见，其中在整个附图中类似的附图标号是指类似的部件，并且其中:
[0011]图1示出了根据一个实施例的在其中结合有键盘的计算设备的透视图；
[0012]图2示出了根据一个实施例的键盘的区段的示例性透视图；
[0013]图3示出了根据一个实施例的按键机构的一般性和示例性分解图；
[0014]图4A-4B示出了根据一个实施例的处于未按压位置和按压位置的按键结构的相应示例性局部横截面视图；
[0015]图5A-5C示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性视图；
[0016]图6示出了根据一个实施例的按键机构的示例性顶视图；
[0017]图7示出了根据一个实施例的图6的按键机构的示例性分解图；
[0018]图8示出了根据一个实施例的键帽组件的示例性透视图；
[0019]图9示出了根据一个实施例的电子器件封装件的示例性透视图；
[0020]图10示出了根据一个实施例的键帽组件和电子器件封装件的示例性透视图；
[0021]图11示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性顶视图；
[0022]图12示出了根据一个实施例的支撑结构的示例性顶视图；
[0023]图13示出了根据一个实施例的耦接到支撑结构的蝶形铰链的示例性顶视图；
[0024]图14A示出了根据一个实施例的另选支撑结构的示例性顶视图；
[0025]图14B示出了根据一个实施例的又一种另选支撑结构的示例性顶视图；
[0026]图15-16不出了根据一个实施例的按键机构的不例性横截面视图；
[0027]图17示出了根据一个实施例的另一按键机构的示例性透视图；
[0028]图18示出了根据一个实施例的图17所示按键机构的示例性横截面视图；
[0029]图19示出了根据一个实施例的蝶形铰链和支撑结构的示例性透视图；
[0030]图20示出了根据一个实施例的按键机构的示例性分解图；
[0031]图21示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性顶视图；
[0032]图22示出了根据一个实施例的耦接到载体结构的蝶形铰链的示例性顶视图；
[0033]图23示出了根据一个实施例的耦接到载体结构的蝶形铰链的示例性底视图；
[0034]图24示出了根据一个实施例的按键机构的示例性透视图；
[0035]图25不出了根据一个实施例的按键机构的不例性横截面视图；
[0036]图26示出了根据一个实施例的按键机构的示例性透视图；
[0037]图27示出了根据一个实施例的按键机构的示例性横截面视图；
[0038]图28示出了根据一个实施例的耦接到支撑结构的载体结构的示例性透视图；
[0039]图29A-29B示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性视图；
[0040]图30A-30C示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性视图；
[0041]图31A-31C示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性视图；
[0042]图32A-32C示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性视图；以及
[0043]图33A-33B示出了根据一个实施例的蝶形铰链的示例性视图。
【具体实施方式】
[0044]本文所述的一些实施例提供了一种包括蝶形铰链的用于输入设备诸如键盘的按键机构。蝶形铰接的按键机构可使得能够利用期望的触觉响应实现明显低的行进距离。例如，蝶形铰接的按键机构可使得键击能够介于0.1mm到2.0mm之间，并且在一些实施例中，键击可以是0.5mm或0.75_。按键机构使用用于在按压位置和未按压位置之间移动的双翼部设计。蝶形铰链的对应臂利用耦接机构耦接在一起。耦接机构可以是例如柔性或活动铰链或者齿轮铰链。蝶形铰链的翼部独立地进行关节运动，其中每个翼部用于在按键机构的键击期间围绕其自身的枢转轴线枢转。
[0045]图1示出了在其中结合有键盘12的计算设备10的透视图。计算设备10可为任何合适的计算设备，诸如例如膝上型计算机、台式计算机、电话、智能电话或游戏设备。键盘12可一体化形成于计算设备10内。在其他实施例中，根据一个实施例的键盘可与计算设备分开并且可独立地作为整装设备。例如，键盘可为通信接口，诸如例如可将数据传输至计算设备以及传输来自计算设备的数据的有线键盘或无线键盘。
[0046]图2示出了包括按键14的键盘12(被示为元件12)的区段的示例性透视图。图2还示出了网状物30和支撑结构70的层叠结构。网状物30可以是包围键盘10的每个按键并且向键盘10提供结构和装饰属性的骨架结构。网状物30可使用任何适当的方法诸如例如通过粘合剂、胶、焊接、销、接口装配、或它们的任意组合而被固定到支撑结构70。支撑结构70可为包含在键盘内的部件提供平台。支撑结构70有时被称为特征板。如本文所定义的，支撑结构70可包括特征板、电路板和在各种键盘机构实施例中使用的保持机构的任意组合。
[0047]根据本文所述的各种实施例的按键机构提供了明显低行程键击，同时在键盘的寿命期间保持期望的触感。减少键击距离使得键盘10能被构建得比现代的键盘更薄。例如，根据本文所述各种实施例的按键机构可使得键击能够介于0.1mm到2.0mm之间，并且在一些特定实施例中，键击可以是0.5mm或0.75mm。
[0048]不管使用者在按键14上的哪个位置向下按压，按键机构的触觉性能都是一致的。即，如果使用者在按键14的中央(在区域15a处)、拐角(在区域15b处)、或边缘(在区域15c处)向下按压，按键14的触觉响应基本上相同。除了具有均匀的触觉响应之外，不管按键14在哪里被按压，按键14在键击期间的移动也是均匀的。例如，想象在按键14的顶部表面存在基准面。当按键14在区域15a处被按压时，其移动是按键14的顶部平坦表面在键击的整个过程中保持平行于基准面的运动。当按键14在拐角或边缘处被按压时也是如此；在键击的整个过程中，顶部平坦表面保持平行于或基本平行于基准面。根据各种实施例，使用蝶形铰链机构来实现在具有相对低行程和期望的触觉响应的情况下保持这个平行移动。
[0049]现在参见图3，其示出了按键机构12的一般性和示例性分解图。还将参见图4-5，以帮助描述按键机构12如何操作。按键机构12可包括键帽14、子结构20、网状物30、开关40、蝶形铰链50和支撑结构70。按键机构的组装如下。键帽14被固定到子结构20以形成键帽组件。键帽组件可装配在网状物30的内周界内，并且网状物30被固定到支撑结构70的外边界。在其他实施例中，键帽组件可存在于网状物30上方。蝶形铰链50被固定到子结构20和支撑结构70，并且也被包含在网状物30的内周界内。开关40驻留于蝶形铰链50的腔53内，并且可被固定到键帽组