CN112106163B - 按键模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种按键模块(100)，其具有包括驱动器凸耳(135)的操作元件(105)，其中所述操作元件(105)被安装在壳体元件(130、110)中，使得它能够沿运动轴线(200)运动。所述按键模块(100)还包括具有接触凸耳(140)的触点形成单元(115)，所述接触凸耳能够在所述运动轴线(200)的方向上移动以及相对于所述运动轴线(200)的方向横向地移动。所述按键模块(100)还包括接触元件(120)，其被设计和布置用于与所述接触凸耳(140)电接触连接。最后，所述按键模块(100)包括用于容纳所述接触元件(120)、所述触点形成单元(115)和所述操作元件(105)的上述壳体元件(130、110)，其中，所述操作元件(105)和/或驱动器凸耳(135)具有至少一个结构元件(400)，其设计用于：在所述操作元件(105)的限定运动的情况下，使所述接触凸耳(140)在沿着所述运动轴线(200)的方向上和/或相对于所述运动轴线(200)横向地从与所述接触元件(120)相邻的非操作位置偏转出来，然后突然释放所述接触凸耳，使得可运动的所述接触凸耳(140)返回到非操作状态，撞击所述接触元件(120)并且/或者撞击所述壳体元件(130、110)，其中产生与所述接触元件(120)的电接触及声学噪音。

Description

按键模块

技术领域

本发明涉及根据主权利要求的按键模块。所述按键模块可以用于例如计算机键盘中。

背景技术

大多数的可用的按键模块(其也可以称为按键模块)相对较高并且难以集成到扁平键盘或笔记本电脑中。在常用的模块中，“咔嗒”(clicking)也是基于两部件挺杆实现的变量，以便向按键模块的用户输出被致动的按键的指示。在扁平按键模块中，由于缺少可用空间，所以通过附加机构来实现咔嗒声。因此，电子开关过程与产生咔嗒声的过程分离开来，因此不会与咔嗒声的产生同步发生。此外，在大多数已知的按键模块中，从一侧设计LED照明，使得利用一个LED不可能实现对于面向按键模块的用户的表面的均匀照明(特别是具有两个或三个符号的按键)。此外，大多数按键模块出于成本原因而被设计为相对不紧密的，使得例如当水或含水液体溢出时，迅速发生键盘的损坏。按键模块中与由特别是液体引起的损坏有关的薄弱部位(weak spots)是电子开关机构及挺杆引导部。此外，就用户而言，通常需要不同的按键模块，例如在致动时具有线性力路径、具有用于致动的压力点、在致动时具有咔嗒声以及具有各种力位移特性的按键模块。然而，这种多样性使得按键模块的大量变型成为必要，这些变型大多数以不同的生产模式进行生产，且因此成本高，以保持可由按键制造商获得。此外，在致动这种按键模块时，在较低的模块中的挺杆引导部被缩短了，这增加了按键倾斜的可能性。在按键模块的所谓“静音(silent)”设计中，使用了昂贵的双部件挺杆，这显著地增加了模块总成本。而且，减小的结构高度使得电子器件(尤其是当使用基于SMD的元件时)难以或不可能安装在电路板的上侧，特别是与框架组件连接。此外，在按键模块的底侧上的组装也是有问题的，因为某些部件应当直接附接到所述模块。由此，在随后的模块焊接过程中(尤其是在使用波峰焊时)产生显著的困难，因为所有的部件都需要被覆盖。此外，存在由于静电放电(高达8KV)而破坏电子器件的风险。

发明内容

在这个背景下，本发明提供了一种根据主权利要求的改进的按键模块。优选实施例从从属权利要求和随后的描述中是显而易见的。

本文提出的方案提供了一种按键模块，包括：

-致动元件，其包括凸轮鼻部，其中所述致动元件被支撑为能够在壳体元件中沿着运动轴线移动；

-接触器单元，其具有接触鼻部，所述接触鼻部能够在所述运动轴线的方向上移动，并且能够在横向于所述运动轴线的方向上移动；

-接触元件，其被形成和布置用于建立与所述接触鼻部的电接触；以及

-所述壳体元件，其用于容纳所述接触元件、所述接触器单元和所述致动元件，

其中，所述致动元件和/或所述凸轮鼻部包括至少一个结构元件，所述结构元件被形成用以：在所述致动元件的限定运动时，所述结构元件使所述接触鼻部从与所述接触元件相邻的静止位置沿着所述运动轴线的方向和/或横向于所述运动轴线的方向偏转，然后突然释放所述接触鼻部，使得可运动的所述接触鼻部返回到所述静止位置，并且撞击所述接触元件和/或所述壳体元件，其中，建立了与所述接触元件的电接触并且产生了声学噪音。

例如，所述致动元件可以被视为挺杆。例如，所述凸轮鼻部可以被视为所述致动元件的突起，该突起在诸如接触鼻部的另一个元件后面接合，在沿着运动轴线的方向运动的情况下使接触鼻部偏转和/或使其一起运动。运动轴线可以是所述致动元件相对于所述壳体元件移动或能够移动所沿着的轴线。接触元件可以视为例如至少部分地由导电材料构成并且固定在所述壳体元件中的预定位置处的元件。所述壳体元件可以视为例如用于容纳所述接触器单元、接触元件和致动元件的底部元件，其中所述壳体元件还可以包括作为另一部分的盖子元件，以封装所提及的部件。接触器单元可以被视为包括可在各个方向上移动的接触鼻部的元件，其中所述接触鼻部可以被视为接触器单元的一个区域，在该区域中，可以接通与对应的配对件的电接触。所述接触元件例如可以用作所述接触器单元的配对件，以便接通呈开关形式的电触点。结构元件可以视为导向表面、支柱、所述凸轮鼻部的轮廓(特别是在其外表面上的轮廓)或所述凸轮鼻部上的表面，例如，所述结构元件被形成用以：当所述接触鼻部被引导(例如，在致动元件沿着致动轴线移动时被凸轮鼻部带动并且在所述结构元件上偏转)时，所述结构元件使得接触鼻部在沿着所述致动轴线的方向上和/或在横向于所述致动轴线的方向上偏转。

例如，所述壳体元件可以包括作为子部分的盖子元件，所述致动元件穿过所述盖子元件被引导和/或支撑。此外，所述壳体元件可被形成用以容纳所述接触元件、接触器单元以及所述致动元件的至少一部分。所述致动元件和/或凸轮鼻部可以包括结构元件或引导表面，所述结构元件或引导表面相对于所述运动轴线的方向倾斜地朝向，并且所述结构元件或引导表面被形成用以：当在所述致动元件被压下时而由凸轮鼻部带动所述接触鼻部或使所述接触鼻部偏转时，所述结构元件或引导表面使所述接触鼻部从邻近所述接触件的静止位置在沿着和/或横向于运动轴线的方向上偏转。

本文提出的方案基于以下发现：通过在所述致动元件沿着运动轴线的运动中(即当压下所述致动元件时)使用致动元件上的凸轮鼻部，作为所述接触器单元中的被设计成最能够运动的部分的区域的接触鼻部沿着或围绕所述结构元件被带动并且被沿着所述结构元件引导，直到所述接触鼻部因在所述结构元件上滑动而被侧向偏转，直至所述接触鼻部在侧向上滑动经过所述凸轮鼻部并由此被(例如突然地)释放，以便快速弹回到其原始位置，即静止位置。因此，一方面，可以产生咔嗒噪声，其在时间上非常接近所述接触鼻部与所述接触元件的电接触，使得所述按键模块的用户可以尽可能迅速地将所述咔嗒声感知作为对两个电触点之间的电接触的确认。本文提出的方法提供了这样的优点，即，通过使作为电接触开关的一部分的接触器单元的接触鼻部偏转和迅速弹回，能够避免将用于产生咔嗒声的单元装备到所述按键模块上的结构性工作。以此方式，可以提供一种按键模块，其便宜且制造简单，但仍然具有用户视为最有价值的优点。

根据本文提出的方案的一个特别实施例，所述结构元件可以被形成用以在所述致动元件被压下时围绕所述凸轮鼻部引导所述接触鼻部。这种围绕的引导例如可以意味着，在这种围绕的引导时，所述接触鼻部具有距离所述运动轴线的最大距离。以此方式，所述接触鼻部可以非常容易地并且在限定的距离处被释放，以便既在迅速弹回之后产生咔嗒声，又在将所述致动元件压下一定距离之后以可逆重复的方式确保电连接。

本文提出的方案的一个实施例也是有利的，其中所述壳体元件包括距离限制元件，以限制所述接触鼻部在所述运动轴线的方向上的运动距离。本文提出的方案的这个实施例提供了这样的优点，即：通过提供所述距离限制元件，所述接触鼻部的运动距离可以被限制，使得能够避免在所述接触鼻部上的过度应变，该过度应变将导致所述按键模块的用户感觉到太大的咔嗒噪音。

本文提出的方案的一个实施例也是有利的，其中所述凸轮鼻部和/或结构元件包括相对于所述运动轴线的朝向倾斜的引导表面，特别地是，其中所述引导表面被布置用以从原始位置沿着所述凸轮鼻部的运动方向行进。替代地是或附加地是，所述接触器单元也可以被形成用以在所述结构元件上偏转之后使接触鼻部撞击在所述壳体元件的所述至少一个部分上。这个实施例提供了以下优点，即，既形成了用于以尽可能小的力和摩擦使所述接触鼻部偏置的限定表面，又在所述盖子元件或壳体元件上提供了撞击表面，其既可以被相应地加强和相应地构造用以产生一定声音，又可以连接到所述壳体元件和/或盖子元件的其它区域。

本文提出的方案的实施例也是有利的，其中所述接触器单元至少部分地包括U形部分，特别地是，其中所述接触鼻部布置在所述接触器单元的U形部分的一端上，并且/或者，其中所述接触器单元的U形形状形成在相对于所述运动轴线基本上垂直朝向的平面中。本文提出的方案的这个实施例提供了这样的优点，即，接触器单元在技术上非常容易实现，同时仍使接触鼻部具有在不同方向上的相应的期望运动性。例如，所述接触器单元可以形成为相应形状的弯曲金属条。

还可以想到的是本文提出的方案的一个实施例，在该实施例中，所述接触器单元在所述接触鼻部沿运动轴线的方向的运动上所具有的(机械)刚度大于在所述接触鼻部沿横向于运动轴线的方向的运动上所具有的刚度。本文提出的方案的这个实施例提供了这样的优点，即，当所述接触鼻部围绕所述凸轮鼻部被引导之后往回移动时，所述接触鼻部在运动轴线的方向上比在横向于运动轴线的方向上明显更快地移动。以此方式，确保了咔嗒声基本上由在所述运动轴线的方向上的运动引起，这被设计成可清楚地再现，并为所述接触鼻部提供足够的迅速弹回路径，以便以可清楚感知的方式为用户产生咔嗒声。

本文提出的方案的一个实施例是特别可靠且寿命长的，在该实施例中，所述接触器单元具有在所述接触鼻部的区域中的撞击部分，该撞击部分被形成用以使接触鼻部撞击在所述盖子元件或壳体元件的至少一个部分上。特别地是，所述撞击部分可以包括与所述盖子元件或壳体元件的所述至少一个部分或所述盖子元件的一部分基本上平行对准的表面，并且/或者，其中所述撞击部分由所述接触器单元或所述接触鼻部的成角度部形成，并且/或者，其中所述撞击部分的朝向所述盖子元件或所述壳体元件的所述至少一个部分朝向的表面的长度大于厚度。

为了确保快速且重复地致动所述按键模块，所述致动元件沿着运动轴线的返回运动应当尽可能不受阻碍地或者仅在很小的阻碍的情况下发生。本文提出的方案的一个实施例是特别有利的，在该实施例中，所述致动元件的凸轮鼻部包括至少一个复位表面部分，其包括相对于所述运动轴线的方向倾斜朝向的表面，特别是，其中，所述复位表面部分被形成用以在所述致动元件复位时围绕所述凸轮鼻部引导所述接触鼻部。以此方式，可以确保在所述致动元件移动回到静止位置时，可以容易地并且不费力地围绕所述凸轮鼻部引导所述接触鼻部或接触尖端。此外，还在所述致动元件的复位中，在此情况下例如当所述接触鼻部从所述接触元件抬起并且在围绕所述凸轮鼻部被引导之后被引导返回到所述接触元件上时，存在产生咔嗒声的可能性。

根据本文提出的方案的另一个实施例，所述接触器单元可以具有在接触鼻部区域中的表面部分，该表面部分的表面相对于所述运动轴线的方向倾斜地朝向，特别地是，所述表面部分的表面至多相对于所述结构元件以锐角朝向，特别地是，所述表面部分的表面与所述结构元件平行地对准。该表面部分可以被形成和布置用以沿着所述结构元件在其上滑动。本文提出的方案的这个实施例提供了所述表面部分在所述结构元件上特别低摩擦地滑动的优点。以这种方式，实现了：可以用尽可能小的力并且可靠地致动所述按键模块。

本文提出的方案的一个实施例是特别有利的，在该实施例中，所述盖子元件或所述壳体元件的所述至少一个部分具有在开口区域中的盖子斜面部，所述致动元件被引导穿过所述开口区域，所述盖子斜面部具有相对于所述运动轴线的方向倾斜的表面，并且/或者，其中所述致动元件具有在由所述盖子元件或所述壳体元件的所述至少一个部分包围的通道区域中的挺杆斜面部，所述挺杆斜面部具有相对于所述运动轴线的方向倾斜的表面。特别地是，所述盖子斜面部可以围绕处在所述壳体元件的所述至少一个部分的中或处在所述盖子元件中的所述开口周向地布置。替代地是或附加地是，所述挺杆斜面部也可以在所述通道区域中围绕所述致动元件周向地布置。这个实施例提供了在所述盖子元件或所述壳体元件的至少一个部分与致动元件之间特别紧密锁定的优点，特别是用于避免液体进入所述按键模块。

根据本文提出的方案的实施例的按键模块特别良好地受到保护以防止液体进入，在该实施例中，密封元件布置在所述盖子元件或所述壳体元件的所述至少一个部分与所述壳体元件或底部元件之间，特别地是，其中所述密封元件布置在或压配合在所述盖子元件或所述壳体元件的所述至少一个部分的凹槽中和/或所述壳体元件或底部元件的凹槽中。在这样的实施例中，特别地是，毛细作用可以被用来防止液体进入所述按键模块。

在本文提出的方案的一个实施例中，该实施例提供了特别大的保护以防止液体进入所述按键模块，所述密封元件可以以流体密封的方式封闭所述致动元件的、接触器单元的和接触元件的区域，特别地是，其中所述密封元件形成为迷宫式密封的形状或形成为迷宫式密封。因此，可以用很少材料成本实现对于所述按键模块的功能而言最重要的部件的气密密封。

根据本文提出的方案的另一个实施例，所述盖子元件或所述壳体元件的所述至少一个部分可以包括至少一个导光元件，特别地是，其中所述导光元件至少部分环形地围绕一个区域形成，在所述区域中，所述致动元件被引导通过所述盖子元件或所述壳体元件的所述至少一个部分。这个实施例提供的优点在于消除了要放置在所述按键模块上的键帽的特别良好可能性，使得用户可以快速、明确且可靠地识别所述键帽上的符号的含义。

为了确保最大程度地保护所述致动元件以免于在压下时倾斜，根据另一个实施例，所述致动元件可以包括在通道区域中的圆柱形键帽支撑部分以及处在与所述键帽支撑部分相邻的外表面上的引导部分上的至少一个突肋，在所述通道区域中，所述致动元件穿过所述盖子元件或所述壳体元件的所述至少一个部分伸出，并且其中所述壳体元件或底部元件包括用于容纳所述致动元件的引导部分的至少一个容纳碗部，所述容纳碗部具有用于容纳所述致动元件的所述突肋的至少一个凹部。

如果所述致动元件包括在所述引导部分的区域中的至少部分中空圆柱形部分，则当所述致动元件被压下时，所述致动元件可以以特别安全的方式被引导，特别地是，其中所述至少一个突肋形成在所述中空圆柱形部分的外表面上，并且/或者，其中所述壳体元件的引导活塞接合所述致动元件的引导部分的中空圆柱形部分。

根据另一个实施例，通过提供布置在所述致动元件与壳体元件之间的吸震元件，可以使按键模块的噪音特别低，特别是其中，所述吸震元件形成为圆柱形或环形。本文提出的方案的这个实施例提供了使用标准化的常规部件(例如橡胶塞)的优点，由此可以生产低噪音按键模块的廉价变型。

附图说明

本发明将基于附图通过示例的方式进行更详细的解释，在附图中：

图1示出根据本发明的实施例的按键模块的分解图；

图2示出具有线性的力位移特性的按键模块100的模块变型的截面图；以及

图3示出作为按键模块的本发明的另一个实施例的截面图；

图4示出作为按键模块的本发明的另一个实施例的截面图；

图5示出根据本文呈现的方案的实施例的按键模块的截面图；

图6示出图5中所示的作为按键模块的本发明的实施例的截面图；

图7示出图6中所示的作为按键模块的本发明的实施例的截面图；

图8示出图7中所示的作为按键模块的本发明的实施例的截面图；

图9示出作为按键模块的本发明的实施例的俯视图；

图10示出处于组装形式的作为按键模块的本发明的实施例的侧视图；

图11示出穿过按键模块的截面图，其对应于根据图10的图示的截面A-A；

图12示出穿过按键模块的截面图，其对应于根据图10的图示的截面A-A；

图13示出了其中集成有导光元件的盖子元件的透视图；

图14示出了用于本发明的实施例中的挺杆的透视图；

图15示出了壳体元件的透视图；

图16示出了安装在电路板上的按键模块的侧视图；

图17示出了也安装在电路板上的另一按键模块的侧视图；以及

图18示出了处在壳体元件上的按键模块的透视图。

具体实施方式

在本发明的优选实施例的随后描述中，相同或相似的附图标记将用于在各个附图中示出的相似作用的元件，其中将省略这些元件的重复描述。

图1显示根据本发明的实施例的按键模块100的分解图。按键模块100可以构造为模块化结构组件，并且大致包括作为部件的挺杆105、盖子元件110、接触器单元115、接触元件120、压缩弹簧125和壳体单元130(其可以同义地也称为壳体元件、底部元件或底部单元，其中在随后的描述中，按键模块100的上述部件的容纳形体的底部部分由壳体元件或壳体单元表示，但不限制一般性，而且盖子元件110可以被视为所述壳体元件的部件或一部分)。挺杆105(其可同义地也被称为致动元件)包括凸轮鼻部135，其可带动接触器单元115的接触鼻部140并使其从静止位置偏转，如将在随后的描述中更详细地解释的那样。在本实例中，接触器单元115形成为U形金属元件，且因此是导电的。接触鼻部140布置在接触器单元115的一端中，并且包括除了接触尖端145之外在下文中更详细描述的其它部件，经由该接触尖端145，可以接通接触器单元115和接触元件120之间的电接触。此外，可以看出，图1中示出的按键模块100包括密封元件150，其设置在壳体单元130上，并且因此能够流体密封地封闭或包含接触器单元115、挺杆105的底部，特别是凸轮鼻部135，以便由此尽可能好地保护或确保按键模块100的可操作性以防止受液体从外部作用。例如，所述密封元件150可以周向地形成并且/或者具有三角形截面轮廓，以便接合盖子元件110中的凹槽(如图1所示)，从而产生最佳的密封效果。在图1所示的实施例中，压缩弹簧115是螺旋卷簧，例如由金属制成；但是也可以设想使用替代的弹簧元件，例如塑料弹簧或流体填充的垫，以便在压下之后使挺杆115再次返回到其原始位置。

所述按键模块100可以在功能方面以三种变型便宜地实现。基本上，所改变的是，特别是所述挺杆105上的致动鼻部，其在本文也被称为凸轮鼻部135，并且部分地是壳体元件130中作为结构元件140的轮廓壁，其随后也被称为引导壁。

所述挺杆105还包括在通道区域中的圆柱形键帽支撑部分160(在其上夹有图1中未示出的带有符号的键帽)，在该通道区域中，挺杆穿过所述盖子元件110伸出。此外，所述挺杆105包括在引导部分165上的至少一个突肋170，其在外侧167上与键帽支撑部分160相邻。例如，所述翼或多个翼170的壁厚可以是所述圆柱形键帽支撑部分160的直径的至多一半，有利地是至多三分之一。

在按键模块100的组装状态下，所述引导部分165容纳在所述壳体元件130的容纳碗部175中，其中所述容纳碗部包括图1中未示出的凹部，每个凹部用于容纳所述挺杆105的引导部分165的一个翼170，如将在下面更详细地解释的那样。所述引导部分165也可以形成为中空圆柱形部分180，在所述中空圆柱形部分的外侧67上布置有所述一个或多个翼170。在所述按键模块100的组装状态下，例如当挺杆105移动或被压下时，容纳碗部175中的引导活塞接合所述中空圆柱形部分180，使得可以非常稳固耐用地引导所述引导部分165。

通过使用挺杆105，其中所述挺杆105具有穿过所述盖子元件110的有利地为圆形的开口的键帽支撑部分160伸出，所述挺杆105可以在挺杆105被压下时以尽可能小的倾斜被引导。如果所述挺杆105的引导部分165的翼(或多个翼)170接合所述容纳碗部175的凹部(或多个凹部)，则能够进一步增强所述挺杆105被压下时的这种低倾斜引导，并且因此能够确保挺杆105在压下期间在所述运动方向上的引导和在旋转上的引导。由此，可以确保所述按键模块100的挺杆105的非常低倾斜的致动。

图2示出了具有线性的力位移特性的按键模块100的模块变型的截面图。通过调整或选择合适的压缩弹簧125，可以任意地实现力位移特性。从图2中还可以看出，所述挺杆105可以相对于壳体元件130在运动通路(movement access)200的方向上移动。例如，该运动可以通过压下挺杆105来实现，其中在挺杆105上按键动作之后，所述挺杆通过压缩弹簧125的复位力再次返回到图2中所示的其原始位置或静止位置。

此外，在图2中可以看出，所述挺杆105具有在通道区域210中的挺杆斜面部220，其包括相对于轴线CC倾斜朝向的表面，在该通道区域中，所述挺杆斜面部被引导通过所述盖子元件110的开口215。此外，所述盖子元件110也包括在开口215的区域中的盖子斜面部225，其包括相对于运动通路200倾斜朝向的表面。特别地是，所述挺杆斜面部220的表面和盖子斜面部225的表面可以基本上平行地对准，并且在图2中所示的按键模块100的静止位置下具有密封效果，以便尽可能有效地防止液体进入按键模块100的内部。此外，所述按键模块100包括吸震元件230，其例如设置在壳体元件130的引导活塞235上或内，并且其吸收所述挺杆105在壳体元件130的该部件上的冲击。以这种方式，可以生产所述按键模块100的噪音降低的变型。例如，如果将从圆化的现成产品上切割下来并插入引导活塞230中的橡胶塞用作吸震元件230，则是特别有利的，因为这种实施例可以非常便宜地生产。

图3示出了作为按键模块100的本发明的另一个实施例的截面图，其中在该实施例中使用了用于实现压力点的解决方案。这里，所述按键模块100的用户可以在按压期间以触觉方式感觉到所述挺杆所经过的特定距离。例如，这种触觉感测可以通过凸轮鼻部135来实现，该凸轮鼻部包括在接触鼻部140的方向上的突起，并且因此当接触鼻部140将要围绕凸轮鼻部135滑动时，用户在按压挺杆时必须施加增加的按压压力。所述按键模块100的用户感觉到这个增加的按压压力，从而识别出所述挺杆105已经被按压经过了特定距离。

图4示出了作为按键模块100的本发明的另一个实施例的截面图，其中使用了用于实现压力和点击点的解决方案。因此，以非常有效的方式实现了前面提到的优点。下面将参考图4中所示的实施例更详细地解释所述按键模块100的致动，其中显然可以对应于随后的描述使用图2至图3中所示的实施例。

特别关注的是，参照随后的附图描述的点击变型是按键模块100的实施例。与世界上已知的大多数解决方案(在这些解决方案中，通过互补于电开关机构的附加部件或附加机构来产生咔嗒声)不同，根据本文提出的方案，咔嗒声直接由电开关触点之一引起，例如通过所述接触器单元115的一部分、特别是接触鼻部140在经过凸轮鼻部135之后在盖子元件110或挺杆105上的撞击而引起。因此，只有所述电开关触点的部件是用于提供咔嗒和开关功能所必需的部分或部件。

根据本文提出的方案的实施例，所述接触器单元115被设计成使得所述接触器单元115的至少一部分可以像接触鼻部140那样三维地偏转(致动)。所述接触器单元115以预加载状态被安装在所述开关模块或按键模块100中，使得例如所述接触器单元115的黄金交叉点触点(例如形成接触尖端145)和固定触点或接触元件120的黄金交叉点触点彼此按压。在限定的预加载的情况下，在开关(即电连接)状态下设定限定的接触力，该接触力在整个寿命期间几乎保持不变。该预加载或致动运动发生在水平面中，即，在横向于或垂直于所述运动轴线CC的方向上。特别地是，这对于本文提到的所述按键模块100的线性和压力点变型是有效的。

在根据本文呈现的实施例的咔嗒声变型中，在该变型中，除了电开关之外还产生咔嗒声，所述接触器单元115或作为接触器单元115的一部分的接触鼻部140还借助于所述凸轮鼻部135在致动方向上或在运动轴线200的方向(这意味着在竖直方向上，对应于图4中的图示)上偏转。这通过凸轮鼻部135实现，所述凸轮鼻部包括结构元件400，所述结构元件包括具有引导表面410的轮廓，例如，所述引导表面相对于运动轴线200倾斜朝向。因此，当所述致动元件105被压下时，只要通过接触元件115的弹簧作用在运动轴线200的方向上作用的力分量小于由接触鼻部140在引导表面410上的摩擦所产生的力分量，则所述接触鼻部140就首先被带动到结构元件400或引导表面410上。附加地是或替代地是，所述接触鼻部140在运动轴线200的方向上的运动距离可以由距离限制元件430限制，所述距离限制元件例如由所述壳体元件130的一部分形成。这样，确保了：以可再现方式确保了接触鼻部140以预定运动距离的限定偏转，并且因此，所述接触鼻部140的可再现张紧可以用于具有期望音量的可再现咔嗒声。

当凸轮鼻部135被进一步压下时，所述接触鼻部140通过凸轮鼻部135而横向于运动轴线200的方向偏转，即，在图4的图示中沿水平方向向右偏转，其中所述接触鼻部140相对于静止位置被进一步预加载。在所述致动元件105的限定致动或运动距离之后，所述接触鼻部140围绕所述凸轮鼻部135滑动，其中所述接触鼻部140围绕凸轮鼻部的突起420滑动并且因此被突然释放，使得所述凸轮鼻部140既在运动轴线200的方向上又在横向于运动轴线200的方向上被释放(更具体地说是，只要所述凸轮鼻部135不阻挡横向于所述运动轴线200的路径即可)。因此，可以以触觉方式向致动所述致动元件105的人发出已经发生了接触鼻部140的偏转的信号。

图5示出了根据本文提出的方案的实施例的按键模块100的截面图，其中，现在通过距离限制元件430限制所述接触鼻部140在运动轴线200的方向上的进一步运动，并且因此相对于运动轴线200以最大偏转进行了偏转。这意味着，在该位置中，所述接触鼻部142距离运动轴线200的距离最大。在图5所示的这个位置中，所述接触器单元115的接触鼻部140通过所述凸轮鼻部135或引导表面410而横向于所述运动方向偏转。

此外，可以提供所述接触鼻部140的表面部分500，其相对于所述运动轴线200的方向倾斜地朝向。特别地是，表面部分500的表面可以至多与所述运动轴线200成锐角朝向，其中，如果表面部分500的所述表面与复位表面部分平行对准，则当所述接触鼻部140沿着下文更详细描述的该复位表面部分在其上滑动时，可以实现特别小的滑动阻力。

图6示出了作为按键模块100的在图5中示出的本发明的实施例的截面图，其中，所述接触鼻部140现在被横向于运动轴线200偏转，处于最大偏转点，并且当致动元件15被进一步按压时解锁。从所述接触鼻部140解锁所处的点开始，所述接触器单元115或接触鼻部140再次被释放，并且可以在图5中的竖直方向(其是所述运动轴线200的纵向方向)和水平方向(其是横向于所述运动轴线200的方向)两个方向上返回到原始位置或静止位置。为此，所述盖子元件110包括撞击壁600，所述接触鼻部140的撞击部分610撞击在该撞击壁上，以产生咔嗒声，如将在下面更详细地描述的那样。

图7示出了作为按键模块100的在图5中所示的本发明的实施例的截面图，其中，在解锁之后，所述接触鼻部140现在撞击在盖子元件110的撞击壁600上，并由此产生咔嗒声。然而，因为所述接触器单元115已被设计成在竖直方向上的(机械)刚度显著大于在水平方向上的(机械)刚度，所以根据本文所呈现的实施例，所述接触器单元115的接触鼻部140首先通过为撞击限定的表面(本文中称为撞击部分610)撞击到所述盖子元件110的撞击壁600上，且产生所希望的限定咔嗒声。例如，所述撞击部分610可以包括基本上平行于所述盖子元件110或所述盖子元件110的撞击壁600对准的表面。此外，所述撞击部分610可以由所述接触器单元110的成角度部或所述接触鼻部140形成，且另外地是或替代地是，可以具有朝向所述盖子元件110朝向的表面，该表面的长度大于厚度。

在接触器单元或接触鼻部140撞击所述盖子元件110或撞击壁610之后，接触器单元110或接触鼻部140在水平面内移动，即朝向所述挺杆105或接触元件120移动，电接触以预定的力接通。

在图7中还可以看到的是处在所述凸轮鼻部135的一侧上的复位表面部分700，其在所述挺杆105或致动元件105被释放之后在所述挺杆105的向上运动中通过弹簧125辅助而接合所述接触鼻部140的表面部分500，并且再次使所述接触鼻部140向右(其横向于所述运动轴线200)偏转，以便通过复位表面部分700使所述接触鼻部140向右(即横向于运动轴线200的延伸方向)偏转，以将所述挺杆105再次带到原始位置或初始位置或静止位置。

图8示出了作为按键模块100的在图6中所示的本发明的实施例的截面图，其中，在撞击到所述盖子元件110上之后，所述接触鼻部140现在再次被引导到静止位置，并且因此，所述接触器元件115的接触尖端145和接触元件120之间的电接触被接通。

因此，图8示出了作为按键模块100的在图7中所示的本发明的实施例的截面图，其中，在撞击到所述撞击部分610上之后，所述接触鼻部140现在已经滑动经过所述撞击壁600，并且已经返回到静止位置。

在释放所述挺杆115之后，由于压缩弹簧125的复位力，所述挺杆105返回到原始位置。在该过程中，通过所述凸轮鼻部135的复位表面部分700(其形成为所述挺杆105的斜面部)，所述接触鼻部140的接触器单元115在图7的向右方向(即，水平方向或横向于所述运动轴线200的方向)上偏转。这里，所述接触鼻部140在所述致动鼻部或凸轮鼻部135上滑动，再次撞击，但撞击在所述挺杆105上，并且产生第二个咔嗒噪声，例如由于所述结构元件400的几何形状的设计(特别是所述凸轮鼻部135的表面的倾斜度)，该第二个咔嗒噪声可以比第一个咔嗒噪声强度低。

所述咔嗒声的声音和强度可以通过所述偏转路径、接触器单元115的材料特性、距离撞击表面610的距离、接触器单元或接触鼻部140的刚度和重量而任意地调整。

由于在此示出的按键模块100的实施例的小的结构高度，因此有用的是提高了针对用于在按键模块100中致动或按压挺杆105的致动引导的防倾斜保护。为了在用于引导所述挺杆沿运动轴线200运动的引导装置的有限长度的情况下实现这一点，下侧引导(即在壳体元件130的区域中的引导装置)应当设计成尽可能得窄(例如大约1mm)，并且上侧引导(即在盖子元件110或挺杆105的区域中的引导装置)应当设计成尽可能得宽(宽到一定程度)。这提出了技术挑战，因为直径为1mm的(通常设计的)引导销不具有足够的强度(例如在提供塑料材料设计的情况下)，并且如果需要的话，则将必须以非常昂贵的方式由特殊材料制造。出于这个原因，根据本文所提出的实施例的挺杆105设计成使得在所述挺杆105的区域中的上侧引导采用具有大直径的圆柱形形状(其易于制造)。

图9示出了作为按键模块100的本发明的实施例的俯视图，其中图9示出了打开的壳体元件130的俯视图，其中盖子元件110没有被夹上，但挺杆105被插入。除了壳体元件130之外，还可以看到接触元件120、包括接触鼻部140和接触尖端145的接触器单元115、撞击部分610、引导壁400、密封元件150和吸震元件230。此外，在俯视图中可以看到所述挺杆的键帽支撑部分160，其中可以看到以十字形方式布置的键帽支撑突肋900，其确保将要被夹在或卡在挺杆105上的键帽(图9中未示出)的牢固且旋转锁定的安装。

图10示出了处于组装形式的作为按键模块100的本发明的实施例的侧视图，即根据前述实施例的盖子元件110和壳体元件130被夹在一起并且还有上述其它部件布置在其中。这里，所述按键模块100被图示为处于压下状态，即致动状态。另外图示了穿过所述按键模块100的第一截面A-A和第二截面B-B的层，这两个截面的截面图将在随后的实施例中更详细地解释。

图11示出了对应于根据图10的图示中A-A截面的穿过按键模块100的截面图，由于翼170设置在稳定的圆柱形套筒上，即所述挺杆105的引导部分165的外侧167上，其与所述壳体元件130的容纳球部175的至少一个(或多个)凹部1100接合，所述挺杆105的总体刚度也以通常材料设计给出。此外，通过与凹部1100接合的翼170的十字形引导实现了所述挺杆105的防止旋转的保护。因此，下侧引导在所述壳体元件130的引导部分165中被设计为用于所述挺杆105的突肋(其也可以被称为翼170)的凹部1100，所述突肋特别地是以十字形方式朝向并且具有例如大约1mm的翼宽度。在此，对所述挺杆105的引导在以十字形方式布置于该引导部分165的凹部1100中的翼170的侧表面上发生。因此，在两个主应力方向上，所述引导均等于以十字形方式布置的翼170的厚度，其例如为大约1mm。

图12示出了对应于根据图10的图示的截面B-B的穿过所述按键模块100的截面图。除了盖子元件110以外，可以看到的是所述挺杆105，其中还示出了以十字形方式布置的突肋形式的键帽支撑突肋900，并且图12中未示出的键帽可以卡在该键帽支撑突肋上。还可以看到的是所述盖子元件110的导光元件1210，其以至少部分环形的方式围绕开口215布置，所述挺杆105被引导通过该开口215。该导光元件1210用于改善对所述键帽的照明。这里，所述导光元件1210被设计成使得其从所述盖子元件110延伸(例如，根据图12的图示从投影平面向外)并且由透明材料形成。特别地是，所述导光元件1210可以在光源的相对侧上突出穿过所述盖子元件110并且被设计为透明的，使得在图12中所示的盖子元件110的背侧上，所述导光元件1210也以便宜的方式集成为至少部分圆化形的，其被设计为围绕所述挺杆105是圆化形的，以便能够尽可能均匀地将光发射到被夹在所述挺杆105上的键帽上。为了将光传输到与所述盖子元件110相对的一侧，优选地是至少部分环形的光导以便宜的方式作为导光元件1210集成在盖子元件110中。

图13示出了集成有导光元件1210的盖子元件110的透视图。通过在导光元件1210上/中或导光元件1210的不同位置上/中引入具有不同漫射值的反射结构或表面，可以在所述盖子元件110的不同区域中设计出光的均匀发射。

图14示出了所述挺杆105的透视图，其具有翼1100、凸轮鼻部135、复位表面部分700和挺杆斜面部220。

通过在具有盖子斜面部225的盖子元件110和具有挺杆斜面部220的挺杆105之间的交界面(其形成了锥形挡圈)，确保了至少在非致动状态下具有按键模块100的形状锁定的相对良好密封。此外，与大多数已知的按键模块相比，上侧引导形成为圆柱形的带孔的套筒，这意味着所述挺杆105的圆柱形引导部分160，其可在开口215中被引导。如已经参照图4至6所公开的一样，该实施例还防止了在整个致动路径上有更大量异物颗粒和液体进入。

因为在键盘的使用寿命期间偶尔会发生水性液体溅出的情况，所以至少在静止位置下应确保所述按键模块100对液体进入有一定抵抗力。作为电触点的开关机构目前是所述接触器单元115和接触元件120，并且用于引导所述挺杆105的部件(特别是所述压缩弹簧125和翼110以及凹部900，它们在粘连情况下将导致所述按键模块100失去可操作性)对于水或含糖液体(例如可乐)特别敏感。例如，通过在所述盖子元件110和用作基座的壳体元件130之间引入迷宫式密封来作为密封元件150，显著增强了按键模块100的牢固耐用性。作为密封元件150的迷宫式密封保护了整个开关机构，即所述接触器单元115和接触元件120，以及如已经参照图1和9描述的用于引导所述挺杆150的部件，以防止液体(如水或含糖饮料)和有害量灰尘进入。水性液体在作为密封元件150的迷宫式密封中因毛细作用被止挡，使得它们不会进入按键模块100。

在某些客户应用中，希望的是键盘包括减少的噪音产生。目前，例如在本申请人的MX静音模块中，使用的是昂贵的两部件技术。这里，在某些位置处喷射软减震元件，以便在部件撞击到这些部分的情况下减少噪音产生。因此，这种按键模块100的制造非常昂贵，材料选择有限，并且需要专门工具和工艺。

在本文提出的方案中，提出了按键模块100，在该按键模块中，例如通过另外安装橡胶型材作为吸震元件230(例如，圆化形、方形等…形状)，在作为引导活塞235的定心柱中作为阻尼元件，解决了该问题。

图15示出了壳体元件130的透视图，其具有密封元件150、吸震元件230、引导活塞235和前述的其它部件。吸震元件230可以形成为橡胶阻尼器，并且可以被预制成例如环形型材并且被切割成期望的长度，并安装在引导活塞235中。可选地是，阻尼元件或吸震元件230可以作为盘或环而在所述挺杆105和壳体元件130之间安装在引导活塞235中。该程序具有若干优点，例如可以根据需要进行安装，并且不需要附加工具。而且，对于吸震元件230，材料的广泛选择是可用的，并且对于提供这种可选的吸震元件230，仅增加较小的总成本。此外，可以看到壳体元件130的内部视图，其具有容纳碗部175和布置在容纳碗部175中的凹部1100，其中，这些凹部1100在此设置为所述容纳碗部175中的完整的横向狭缝形开口。

图16示出了按键模块100的侧视图，其安装在电路板1600上，该电路板例如可以用作例如键盘的电路板。

图17示出了另一个按键模块100的侧视图，其也安装在电路板上，其中在制造期间，所述按键模块100还通过作为组装框架1700的另一个电路板被卡住或者由该组装框架1700保持。例如，组装框架1700可以用作固位电路板，以便在将按键模块100安装到电路板1600上的过程中确保按键模块100的稳定对准。这里，组装框架1700可布置在电路板1600上方的较小距离处。

按键模块100的高度减小的构造使得在作为按键模块100的载体的电路板的顶侧上组装经常需要的(例如基于SMD的)电子器件是困难或不可能的，特别是在与框架组件连接时。将所需器件组装在这种电路板的底侧上也是有问题的，因为某些器件应该直接附接到按键模块100。这在随后的按键模块焊接工艺中(尤其是当使用波峰焊时)导致相当大困难，因为需要覆盖所有部件。而且，存在由于静电放电(高达8KV)而破坏电子器件的风险。根据本文提出方案的实施例，可以提供将SMD器件(例如LED、二极管、电阻器)在所述电路板的顶侧上布置于按键模块100下方，以作为所述问题的解决方案。

图18示出了在所述壳体元件130上的按键模块100的透视图。可以看到所述按键模块100的电子器件1800，其通过所述按键模块100的壳体元件130被机械地保护并且防止受放电影响。由于不需要在所述电路板的底侧上放置部件，因此随后的焊接工艺可以设计得低廉。按键模块100可以如图16的图示所示的那样直接放置在组装框架1700上，或者如图17所示的那样通过附加的组装框架1700保持。在两种情况下，通过将在所述电路板1600或安装框架1700的顶侧上的保护结构直接或经由放电电阻器(例如100欧姆～300欧姆)电连接到接地引线，可以形成附加的放电保护。

如果实施例包括在第一特征和第二特征之间的“和/或(并且/或者)”关系，则这可以理解为指根据一个实施例，该实施例包括第一特征和第二特征两者，并且根据另一个实施例，该实施例包括仅第一特征或仅第二特征。

附图标记

100  按键模块

105  挺杆、致动元件

110  盖子元件

115  接触器单元

120  接触元件

125  压缩弹簧

130  壳体元件，底部元件

135  凸轮鼻部

140  接触鼻部

145  接触尖端

150  密封元件

160  键帽支撑部分

165  引导部分

167  外侧

170  翼、突肋

175  容纳碗部

180  中空圆柱形部分

200  运动轴线

210  通道区域

215  开口

220  挺杆斜面部

225  盖子斜面部

230  吸震元件

235  引导活塞

400  引导壁、结构元件

410  引导表面

420  凸轮鼻部突起

430  距离限制元件

500  表面部分

600  撞击壁

610  撞击部分

700  复位表面部分

900  键帽支撑突肋

1100 凹部

1210 导光元件

1600 电路板

1700 组装框架

1800 电子器件

Claims (25)

1.一种按键模块(100)，包括：

-致动元件(105)，所述致动元件包括凸轮鼻部(135)，其中，所述致动元件(105)被支撑为能够在壳体元件(130、110)中沿着运动轴线(200)移动；

-接触器单元(115)，所述接触器单元具有接触鼻部(140)，所述接触鼻部(140)能够在所述运动轴线(200)的方向上移动，并且能够在横向于所述运动轴线(200)的方向上移动；

-接触元件(120)，所述接触元件被形成和布置用于建立与所述接触鼻部(140)的电接触；以及

-所述壳体元件(130、110)，用于容纳所述接触元件(120)、所述接触器单元(115)和所述致动元件(105)，

其中，所述凸轮鼻部(135)包括至少一个结构元件(400)，所述结构元件被形成用以：在所述致动元件(105)的限定运动时，所述结构元件使所述接触鼻部(140)从与所述接触元件(120)相邻的静止位置在沿着所述运动轴线(200)的方向上和横向于所述运动轴线(200)的方向上偏转，然后突然释放所述接触鼻部(140)，使得能够运动的所述接触鼻部(140)返回到所述静止位置并且撞击所述接触元件(120)和所述壳体元件(130、110)，其中，建立了与所述接触元件(120)的电接触，并且产生了声学噪音。

2.根据权利要求1所述的按键模块(100)，其特征在于，所述结构元件(400)被形成用以当所述致动元件(105)被压下时围绕所述凸轮鼻部(135)引导所述接触鼻部(140)，并且/或者，其中所述壳体元件(130)包括距离限制元件(430)，以限制所述接触鼻部(140)在所述运动轴线(200)的方向上的运动距离。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的按键模块(100)，其特征在于，所述结构元件(400)包括相对于所述运动轴线(200)的朝向倾斜的至少一个引导表面(410)。

4.根据权利要求3所述的按键模块(100)，其中所述引导表面(410)被布置用以在从原始位置沿所述运动轴线(200)的方向的运动中沿着所述凸轮鼻部(135)的运动方向行进，并且/或者，其中所述接触器单元(115)被形成用以：在所述结构元件(400)上偏转之后，使所述接触鼻部(140)撞击所述壳体元件的至少一个部分。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的按键模块(100)，其特征在于，所述接触器单元(115)包括至少部分U形的部分。

6.根据权利要求5所述的按键模块(100)，其中所述接触鼻部(140)被布置在所述接触器单元(115)的所述U形部分的一端上，并且/或者，其中所述接触器单元(115)的U形形状被形成在相对于所述运动轴线(200)基本上垂直的平面中。

7.根据权利要求1-2中任一项所述的按键模块(100)，其特征在于，所述接触器单元(115)在所述接触鼻部(140)沿所述运动轴线(200)的方向的运动上所具有的刚度大于在所述接触鼻部(140)沿横向于所述运动轴线(200)的方向的运动上所具有的刚度。

8.根据权利要求1-2中任一项所述的按键模块(100)，其特征在于，所述接触器单元(115)具有在所述接触鼻部(140)的区域中的撞击部分(610)，所述撞击部分被形成用于使所述接触鼻部(140)撞击在所述壳体元件(130、110)的至少一个部分上。

9.根据权利要求8所述的按键模块(100)，其中所述撞击部分(610)包括基本上平行于所述壳体元件(130、110)的所述至少一个部分朝向的表面，并且/或者，其中所述撞击部分(610)由所述接触器单元(115)的成角度部形成。

10.根据权利要求1-2中任一项所述的按键模块(100)，其特征在于，所述致动元件(105)的所述凸轮鼻部(135)包括至少一个复位表面部分(700)，所述复位表面部分具有相对于所述运动轴线(200)的方向倾斜地朝向的表面。

11.根据权利要求10所述的按键模块(100)，其中所述复位表面部分(700)被形成用以：当复位所述致动元件(105)时，围绕所述凸轮鼻部(135)引导所述接触鼻部(140)。

12.根据权利要求10所述的按键模块(100)，其特征在于，所述接触器单元(115)具有在所述接触鼻部(140)的区域中的表面部分(500)，所述表面部分的表面相对于所述运动轴线(200)的方向倾斜地朝向。

13.根据权利要求12所述的按键模块(100)，其中所述表面部分的所述表面至多相对于所述复位表面部分(700)以锐角朝向。

14.根据权利要求1-2中任一项所述的按键模块(100)，其特征在于，所述壳体元件的至少一个部分具有在开口(215)的区域中的盖子斜面部(225)，所述盖子斜面部具有相对于所述运动轴线(200)的方向倾斜的表面，所述致动元件(105)被引导通过所述开口(215)，并且/或者，其中所述致动元件(105)具有在通道区域(210)中的挺杆斜面部(220)，所述挺杆斜面部具有相对于所述运动轴线(200)的方向倾斜的表面，所述通道区域由所述壳体元件的所述至少一个部分围绕。

15.根据权利要求1-2中任一项所述的按键模块(100)，其特征在于，包括至少一个密封元件(150)，其被布置在所述壳体元件的至少一个部分与所述壳体元件的另一部分之间。

16.根据权利要求15所述的按键模块(100)，其中所述密封元件(150)被布置在所述壳体元件的所述至少一个部分的凹槽中或被布置在所述壳体元件(130)的凹槽中。

17.根据权利要求15所述的按键模块(100)，其特征在于，所述密封元件(150)以流体密封的方式封围所述致动元件(105)、所述接触器单元(115)和所述接触元件(120)的区域。

18.根据权利要求17所述的按键模块(100)，其中所述密封元件(150)形成为迷宫式密封的形状或形成为迷宫式密封。

19.根据权利要求1-2中任一项所述的按键模块(100)，其特征在于，所述壳体元件的所述至少一个部分包括至少一个导光元件(1210)。

20.根据权利要求19所述的按键模块(100)，其中所述导光元件(1210)被形成为至少部分环形地围绕一个区域，所述致动元件(105)在该区域中被引导穿过所述壳体元件的所述至少一个部分。

21.根据权利要求1-2中任一项所述的按键模块(100)，其特征在于，所述致动元件(105)包括在通道区域(210)中的圆柱形键帽支撑部分(160)和处在与所述键帽支撑部分(160)相邻的引导部分(165)上的外侧(167)上的至少一个突肋(170)，所述致动元件在所述通道区域(210)中穿过所述壳体元件的所述至少一个部分伸出，并且其中，所述壳体元件(130)包括用于容纳所述致动元件(105)所述的引导部分(165)的至少一个容纳碗部(175)，所述容纳碗部具有用于容纳所述致动元件(105)的所述突肋(170)的至少一个凹部(1100)。

22.根据权利要求21所述的按键模块(100)，其特征在于，所述致动元件(105)包括在所述引导部分(165)的区域中的至少部分中空圆柱形部分(180)。

23.根据权利要求22所述的按键模块(100)，其中所述至少一个突肋(170)形成在所述中空圆柱形部分(180)的外侧(167)上，并且/或者，其中所述壳体元件(130)的引导活塞(235)接合所述致动元件(105)的所述引导部分的所述中空圆柱形部分(180)。

24.根据权利要求1-2中任一项所述的按键模块(100)，其特征在于，包括吸震元件(230)，其被布置在所述致动元件(105)与所述壳体元件(130)之间。

25.根据权利要求24所述的按键模块(100)，其中所述吸震元件(230)形成为圆柱形或环形。

Images