專利名稱：力反饋按鍵裝置及采用該裝置的點選設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電學(xué)控制按鍵相關(guān)技術(shù)，尤其涉及用于觸發(fā)控制信號的如鼠標(biāo)、鍵盤等具有按鍵的點選設(shè)備，具體涉及一種頓挫感式反饋按鍵裝置。
背景技術(shù)：
本申請人通過七國兩組織的專利數(shù)據(jù)庫檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的點選設(shè)備的按鍵，大至電冰箱、電視之類家電的控制鍵盤，小至鼠標(biāo)、各式控制器的按鍵等，廣泛采用輕觸式開關(guān)，作為點選指令的輸入操控的施力作用對象。輕觸式開關(guān)被按壓后，一方面，把手指的操控動作轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至主機(jī)，另一方面，會產(chǎn)生一具有段落感的回釋力給手指，以便用戶通過手指能方便感知開關(guān)是否被有效按壓。上述作用于手指的回釋力的段落感的產(chǎn)生，是由于所述輕觸開關(guān)內(nèi)部設(shè)有特殊形 狀的簧片，在開關(guān)被按下的過程中，產(chǎn)生對應(yīng)于按下行程的回釋力，特別是當(dāng)觸點接觸時，會產(chǎn)生一個突然減小的回釋力，向使用者清晰反饋輕觸開關(guān)的觸點是否已接觸，從而方便用戶了解輕觸開關(guān)的通斷狀態(tài)。用戶施加的壓力與簧片的回釋力是一對方向相反的作用力，輕觸開關(guān)的回釋力的段落感的產(chǎn)生是對應(yīng)于按壓行程而產(chǎn)生的簧片回釋力大小突變的，所以，每次按壓開關(guān)，都會產(chǎn)生簧片回釋力大小的突變。這種機(jī)械式剛性接觸的開關(guān)結(jié)構(gòu)，由于這種突變的存在，不免會造成磨損及老化，從而縮短開關(guān)的壽命，最終導(dǎo)致開關(guān)失效。另一方面，輕觸開關(guān)的簧片所產(chǎn)生的回釋力，是由簧片的形成過程、材質(zhì)及安裝固定方式等固定因素決定的，所以開關(guān)的回釋力無法在使用過程中得到調(diào)節(jié)，故不能同時滿足客戶應(yīng)用中不同場合的喜好。段落感式反饋是力反饋中的一種。所謂力反饋，是指被按鍵下按過程中，按壓是按鍵上的手指受到一個大小和/或方向發(fā)生突變的力，使手指上的神經(jīng)感受到異樣，從而被人腦識別為已經(jīng)進(jìn)入某種狀態(tài)。申請人發(fā)現(xiàn)，不僅是段落感式反饋能很好地達(dá)到被識別的效果，只要是力反饋，理論上均能達(dá)到相同的識別效果。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于克服前述不足，提供一種耐用的力反饋按鍵裝置，避免依賴由剛性接觸造成的突變?nèi)ツM段落感式反饋，且使力反饋效果不再僅僅局限于通過機(jī)械因素進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明的另一目的在于充分利用所述力反饋按鍵裝置的優(yōu)勢，而提供一種應(yīng)用該裝置的點選設(shè)備。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明的力反饋按鍵裝置，包括基部和位于基部上方且能在遠(yuǎn)離基部處與靠近基部處兩處之間運行的按壓部，該按鍵裝置還包括磁性件，其磁性兩極分別朝向按壓部和基部；
通電線圈，具有供磁性件置入的柱形貫通空間，其軸向兩端分別朝向按壓部和基部;所述磁性件和通電線圈兩者，其中的一個與按壓部聯(lián)動，另一個與基部固設(shè)；傳感機(jī)構(gòu)，用于檢測按壓部是否運行到所述靠近基部處并產(chǎn)生相應(yīng)的指示信號；控制單元，其讀取傳感機(jī)構(gòu)的指示信號，當(dāng)該指示信號表征為是時，以預(yù)設(shè)的電流導(dǎo)通所述通電線圈使之產(chǎn)生磁場用于改變該通電線圈與所述磁性件之間的相互作用力，以造成最終傳遞給所述按壓部的力反饋。進(jìn)一步的，為增強(qiáng)按壓部自身的回彈效果，該按鍵裝置包括回力元件，安裝在按壓部或基部上，用于提供斥力給所述按壓部。本發(fā)明揭示的一個實施例中，所述磁性件與按壓部聯(lián)動設(shè)置，所述通電線圈與基部相固設(shè)，所述回力元件安裝于基部對應(yīng)于所述磁性件位置處。 本發(fā)明揭示的另一實施例中，所述磁性件與基部相固設(shè)，所述通電線圈與按壓部聯(lián)動設(shè)置，所述回力元件安裝于按壓部對應(yīng)于所述磁性件位置處。本發(fā)明揭示的一個實施例中，所述回力元件為一磁性元件，該磁性元件以極性與所述磁性件的極性相反設(shè)置。本發(fā)明揭示的另一實施例中，所述回力元件為一彈簧，該彈簧一端固定安裝，另一端供與所述磁性件的相對端相接觸。本發(fā)明揭示的再一實施例中，所述回力元件為一彈簧，其一端固定于按壓部上，另一端固定于按壓部與基部之間設(shè)置的支撐件處。本發(fā)明揭示的又一實施例中，所述回力元件為一彈簧，該彈簧軸向兩端分別固定在按壓部和基部上。具體的，所述傳感機(jī)構(gòu)包括發(fā)射元件，固定在基板上，用于產(chǎn)生并發(fā)射信號；接收元件，固定在基板上，用于接收所述發(fā)射元件發(fā)射的信號；阻斷件，與所述按壓部或磁性件聯(lián)動連接，當(dāng)按壓部運行至所述靠近基部處時，用于阻斷所述接收元件與發(fā)射元件之間的所述信號的收發(fā)。較佳的，所述發(fā)射元件與接收元件之間進(jìn)行收發(fā)的信號為紅外光信號或激光信號。較佳的，所述阻斷件為一擋片，其與按壓部聯(lián)動設(shè)置并向基部方向延伸而形成延伸末端，通過其延伸末端置于所述發(fā)射元件和接收元件之間阻斷所述信號的收發(fā)。對應(yīng)于本發(fā)明的部分實施例，所述基部上設(shè)有一支撐框架，該支撐框架與基部之間形成容納空間用于放置所述回力元件，而支撐框架上方則設(shè)置所述通電線圈，支撐框架設(shè)有面向所述磁性件的通孔。為便于用戶主動調(diào)節(jié)段落感式反饋的效果，該按鍵裝置還包括電流設(shè)定電路，其與所述控制單元相連接，用于設(shè)定所述通電線圈的導(dǎo)通電流的大小、流向、導(dǎo)通時長中任意之一或任意組合。本發(fā)明的點選設(shè)備，其設(shè)有至少一個如前所述的力反饋按鍵裝置，通過該按鍵裝置提供的按壓部接受用戶按壓操作，通過該按鍵裝置提供的控制單元識別到該按鍵裝置提供的傳感機(jī)構(gòu)的指示信號表征為是時，產(chǎn)生一表征按鍵被點擊的點選指令輸出。
本發(fā)明所揭示的優(yōu)選實施例中，該點選設(shè)備為鼠標(biāo)，該鼠標(biāo)至少包括兩個所述的力反饋按鍵裝置，各按鍵裝置所產(chǎn)生的點選指令的內(nèi)容不同。本發(fā)明所揭示的其它實施例中，該點選設(shè)備為游戲控制手柄、遙控器、計算機(jī)鍵盤、手機(jī)中任意一種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備如下優(yōu)點I、整個按鍵裝置借助由磁性件、通電線圈以及傳感機(jī)構(gòu)等組成的電磁結(jié)構(gòu)模擬力反饋效果，進(jìn)一步還可通過增設(shè)回力元件模擬段落感式反饋效果，各零部件之間無接觸或柔性接觸，避免了各零部件之間直接作用而產(chǎn)生的剛性機(jī)械接觸，從而避免機(jī)械磨損，可以大大延長按鍵裝置的使用壽命。2、電磁結(jié)構(gòu)的采用，進(jìn)一步使得力反饋效果的形成，不再僅僅受限于零部件自身形成過程、材質(zhì)以及安裝固定方式，而取決于對通電線圈的通電電流的大小、方向、導(dǎo)通時長等要素。因此，允許用戶通過電流設(shè)定電路對通電線圈的電流進(jìn)行設(shè)定，便可以由用戶個 性化力反饋效果，可以模擬出輕觸開關(guān)的段落感式反饋，也可以模擬出其它形式的力反饋效果，從而適用于多種應(yīng)用場合。

圖I為本發(fā)明力反饋按鍵裝置的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該按鍵裝置應(yīng)用于點選設(shè)備中，該點選設(shè)備為鼠標(biāo)，該圖取之鼠標(biāo)的一個橫切面；圖2為圖I所示鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖，取之鼠標(biāo)的一個縱切面；圖3為本發(fā)明力反饋按鍵裝置的傳感機(jī)構(gòu)與控制單元之間電路實現(xiàn)原理示意圖；圖4為本發(fā)明的力反饋按鍵裝置所模擬的段落感曲線的示意圖，其橫軸表征按鍵裝置的按壓部的位移行程，其縱軸表征作用于按壓處上的回釋力；圖5為本發(fā)明力反饋按鍵裝置的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該按鍵裝置應(yīng)用于點選設(shè)備中，該點選設(shè)備為鼠標(biāo)，該圖取之鼠標(biāo)的一個橫切面；圖6為本發(fā)明力反饋按鍵裝置的另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，僅示出作為鼠標(biāo)的頂蓋和中丨司蓋狀件。
具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明本發(fā)明的力反饋按鍵裝置適用于需要模擬段落感式反饋的開關(guān)的場合，可以替代傳統(tǒng)的輕觸式開關(guān)，應(yīng)用于諸如計算機(jī)鍵盤、鼠標(biāo)、游戲控制手柄、遙控器，甚至手機(jī)中，作為其中的物理按鍵使用。當(dāng)然，也可推而廣之，應(yīng)用于更廣泛的電氣控制領(lǐng)域。請參閱圖I和圖2所揭示的本發(fā)明的力反饋按鍵裝置的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實施例中，本發(fā)明的按鍵裝置1，1’被成對應(yīng)用于點選設(shè)備中，該點選設(shè)備為一與計算機(jī)之類的智能終端電性連接的鼠標(biāo)。如下的說明將以鼠標(biāo)中的其中一個按鍵裝置I為例進(jìn)行。由圖I和圖2可知，本發(fā)明的按鍵裝置包括基部2、按壓部3、磁性件4、回力元件5、通電線圈6、傳感機(jī)構(gòu)7以及控制單元8 (參閱圖4)。所述的基部2，為點選設(shè)備中相對固定的基板，本實施例中即為鼠標(biāo)底殼12所形成的底面板件。所述的按壓部3，為點選設(shè)備中可以相對活動的鍵帽，本實施例中即為鼠標(biāo)頂蓋所前端所形成的一對按鍵片。對于鼠標(biāo)而言，鼠標(biāo)按鍵片與頂蓋13 —體成型，鼠標(biāo)的基板由底殼12 —體成型，由于鼠標(biāo)頂蓋13通常采用軟質(zhì)材料實現(xiàn)，其按鍵片由于材料自身維持原狀的特性一般被固定在遠(yuǎn)離基部2處，該處為按鍵片所處的默認(rèn)的第一位置。按鍵片被按壓后，可以運行至靠近基部2處，該處為按鍵片所處的第二位置。按鍵片第一位置的維持，本實施例中部分是依靠頂蓋13自身材質(zhì)特性實現(xiàn)的，針對這一原理，在本發(fā)明未圖示的其它實施例中，亦可以采用其它方式維持按鍵片所處的第一位置，例如，在鍵盤的按鍵中，可以在按壓部3 (鍵帽)與基部2 (基板)之間設(shè)置公知的限位組件，使按壓部3能夠被限制在不超過所述第一位置的范圍內(nèi)與基部2保持默認(rèn)的相對位置關(guān)系。在其它點選設(shè)備中所實現(xiàn)的本發(fā)明的按鍵裝置亦同此理。
所述的磁性件4，與按壓部3聯(lián)動設(shè)置，既可直接固定在按壓部3底面形成的槽位30中，也可以通過某種諸如鉚接、卡設(shè)、螺鎖、粘合之類的公知固定方式與按壓部3相固定安裝，以實現(xiàn)磁性件4之間的聯(lián)合運動，也就是說，按壓部3的運行導(dǎo)致磁性件4的同步運行，以此實現(xiàn)聯(lián)動。本實施例中，磁性件4為一體縱長件，獨立成一縱長部，縱長部的縱長方向兩端即為磁性件4極性的兩極，該兩極分別朝向按壓部3和基部2，因而，磁性件4 一端固定于按壓部3形成的槽位30中，另一端朝向所述基部2設(shè)置。所述的回力元件5，安裝于基部2對應(yīng)于所述磁性件4位置處，用于提供斥力給所述磁性件4并最終將斥力傳導(dǎo)到按壓部3。采用回力元件5向按壓部3提供斥力，主要出于成本和節(jié)能的考慮。如果單獨依賴于按壓部3自身材料的回復(fù)原狀的特性，則對按壓部3自身的材質(zhì)將提出更高要求，從而導(dǎo)致成本增加；如果轉(zhuǎn)而依賴于直接對通電線圈持續(xù)施加電流并在中間使電流突變來制造斥力，則會造成大量能耗。因而，增設(shè)回力元件5具有降低實現(xiàn)成本和節(jié)省能耗的效果。本實施例中，采用一彈簧作為所述回力元件5，該彈簧一端固定在基部2上，另一端朝向所述按壓部3，與磁性件4相應(yīng)端相對向設(shè)置。按壓部3處于靜止的狀態(tài)下，即處于遠(yuǎn)離基部2的第一位置處時，彈簧對磁性件4的回釋力既可以因不與磁性件4接觸而為零也可以因與磁性件4輕微接觸而呈現(xiàn)一較小的值，該回釋力與按壓部3自身材質(zhì)回復(fù)原狀的特性相配合，使按壓部3被維持在該第一位置處。當(dāng)按壓部3下按運行時，磁性件4同步聯(lián)動運行，磁性件4向基部2延伸的末端抵觸所述彈簧，兩者之間實現(xiàn)柔性接觸，磁性件4向彈簧施加壓力，彈簧必然向磁性件4提供一個回釋力作為斥力，該斥力作為初始作用力傳導(dǎo)給按壓部3，將在后續(xù)與通電線圈6的磁場所產(chǎn)生的磁力相配合，共同形成段落感式反饋，被按壓部3上的手指所感受。所述的通電線圈6，呈柱形彈簧狀，自然形成一柱形貫通空間，其內(nèi)徑大于所述磁性件4、回力元件5的外徑，其軸向的兩端中，一端與基部2頂面直接或間接相連接，另一端與磁性件4對準(zhǔn)套設(shè)以供磁性件4置入該柱形貫通空間并在柱形貫通空間內(nèi)運行。由此可知，磁性件4與所述作為回力元件5的彈簧均可在通電線圈6的柱形貫通空間內(nèi)沿該柱形貫通空間的軸向活動。為了便于回力元件5和通電線圈6在基部2處的固定，在基部2上方設(shè)置一支撐框架9，該支撐框架9具有固定在基部2上的柱形墻91，柱形墻91內(nèi)放置所述作為回力元件5的彈簧，該柱形墻91上端開口形成通孔90，以便該彈簧頂端直接面向所述磁性件4，便于兩者之間實現(xiàn)柔性接觸。在該柱形墻91上方，提供一板件92，在板件92上對應(yīng)于柱形墻91的外圍位置處，設(shè)置所述通電線圈6，為了使通電線圈6更為穩(wěn)固，可以進(jìn)一步采用固定在該板件92上的柱形墻(筒)將該通電線圈6箍住和纏住，這樣便固定了回力元件5與通電線圈6的位置。所述板件92可以如本實施例所示，采用鼠標(biāo)固有的電路板92實現(xiàn)。該支撐框架9的設(shè)置應(yīng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以靈活變通的，例如，在本發(fā)明未揭示的實施例中，可以設(shè)置內(nèi)外嵌套的兩個柱形墻91，內(nèi)柱形墻91放置所述作為回力元件5的彈簧，內(nèi)外柱形墻91之間的環(huán)狀隙則放置所述通電線圈6。通電線圈6繞線兩端以公知的方式設(shè)法引出用于電性連接即可。所述的傳感機(jī)構(gòu)7，用于檢測按壓部3是否運行到所述靠近基部2處并產(chǎn)生相應(yīng)的指示信號。為了檢測按壓部3的運行狀態(tài)，傳感機(jī)構(gòu)7是實現(xiàn)本發(fā)明的關(guān)鍵手段。本實施例中，傳感機(jī)構(gòu)7包括發(fā)射元件72、接收元件73以及阻斷件71。所述的發(fā)射元件72和接收元件73采用紅外對管或激光對管或其它公知的類似手 段實現(xiàn)，將發(fā)射元件72和接收元件73分別置于基部2頂面，固定在以不受磁性件4、回力元件5、通電線圈6影響信號收發(fā)的位置處。默認(rèn)設(shè)置中，發(fā)射元件72與接收元件73相對準(zhǔn)，由發(fā)射元件72向接收元件73發(fā)射紅外線光信號或激光信號，并被接收元件73正確接收，也就是說，發(fā)射元件72與接收元件73處于信號未被阻斷的第一狀態(tài)。處于該第一狀態(tài)時，按鍵裝置I的按壓部2被視為未被按下導(dǎo)通，此時可以不產(chǎn)生表示按鍵裝置I導(dǎo)通的指不信號。所述的阻斷件71，其具有一位于前端的擋片710，該阻斷件71及其擋片710被固定在所述按壓部3底面或與按壓部3 —體成型，以此與所述按壓部3聯(lián)動連接。當(dāng)按壓部3運行至所述靠近基部2處的第二位置時，該阻斷件71以其擋片710探入發(fā)射元件72與接收元件73之間，剛好阻斷所述接收元件73與發(fā)射元件72之間的所述信號的收發(fā)，使所述發(fā)射元件72與接收元件73處于收發(fā)信號被阻斷的第二狀態(tài)。處于第二狀態(tài)時，按鍵裝置I的按鍵被視為被按下并導(dǎo)通，此時可以產(chǎn)生表示按鍵導(dǎo)通的指示信號。傳感機(jī)構(gòu)7的阻斷件71的實現(xiàn)是靈活的，本發(fā)明未圖示的實施例中，該阻斷件71可以與所述磁性件4相連接或一體成型，使其直接與磁性件4相聯(lián)動。例如，磁性件4可以是一 U型磁鐵，其兩臂所形成的第一縱長部即用于實現(xiàn)前述關(guān)于磁性件4固有需要實現(xiàn)的功能，而第二縱長部則可用做所述阻斷件71。傳感機(jī)構(gòu)7自身整體結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)也是靈活的，不受本發(fā)明如前所述的實施例的局限。例如，傳感機(jī)構(gòu)7可以由分別固定在按壓部3上的第一觸點與固定在基部2上的第二觸點實現(xiàn)，當(dāng)按壓部3被下按到第二位置時，兩個觸點剛好接觸，從而使傳感機(jī)構(gòu)7進(jìn)入所述第二狀態(tài)，而未下按到該第二位置時，傳感機(jī)構(gòu)7還是處于所述第一狀態(tài)。當(dāng)然，為了方便兩個觸點相互接觸，有必要通過在按壓部3底面和基部2頂面上設(shè)置延伸柱用于支撐兩個觸點。諸如此類，足證傳感機(jī)構(gòu)7實現(xiàn)的多樣性。所述的控制單元8，起到整機(jī)控制的作用，使上述揭示的電磁結(jié)構(gòu)得以相結(jié)合。該控制單元8讀取傳感機(jī)構(gòu)7的指示信號，當(dāng)該指示信號表征為是時，即傳感機(jī)構(gòu)7檢測到所述按壓部3被下按到使發(fā)射元件72與接收元件73的收發(fā)信號被阻斷件71所阻斷的第二狀態(tài)時，以預(yù)設(shè)的電流導(dǎo)通所述通電線圈6使之產(chǎn)生磁場用于改變磁性件4、進(jìn)而改變按壓部3所承受的斥力從而造成段落感式反饋。所述控制單元8可以集成在點選設(shè)備的固有的電路板92上，如本實施例中與鼠標(biāo)固有的電路板92原有電路一起集成。請參閱圖3所示的原理示意圖。所述的控制單元8分別與傳感機(jī)構(gòu)7和通電線圈6電性連接，該傳感機(jī)構(gòu)7含有發(fā)射元件72和接收元件73，在電氣角度，實質(zhì)上是由一發(fā)光二極管與一開關(guān)三極管形成一開關(guān)電路，并通過一個非門元件(NOT)接入所述控制單元8。當(dāng)發(fā)光二極管與開關(guān)三極管之間的信號傳輸未被阻斷從而視通時，在該非門元件的作用下，控制單元8判定該傳感機(jī)構(gòu)7的指示信號為假值，得出處于第一狀態(tài)的結(jié)論，因而不執(zhí)行操作。當(dāng)發(fā)光二極管與開關(guān)三極管之間的信號傳輸被阻斷時，控制單元8判定該傳感機(jī)構(gòu)7的指示信號為真值，得出處于第二狀態(tài)的結(jié)論，因而執(zhí)行相應(yīng)操作。該操作包括制造段落感式反饋的第一部分和用于生成點選指令的第二部分。具體到本實施例所應(yīng)用的鼠標(biāo)而言，控制單元8接收到傳感機(jī)構(gòu)7的真值信號時，第一部分操作是控制單元8以預(yù)設(shè)的電流去導(dǎo)通所述通電線圈6 ;第二部分操作是生成一個表征該按鍵已被按下的點選指令信號輸出，這一點選指令被計算機(jī)之類的接收設(shè)備解析后，將可用于執(zhí)行用戶的點選指示。實現(xiàn)第二部分操作的電路一般屬于點選設(shè)備固有的電路，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，故不圖示和 贅述。對應(yīng)于本發(fā)明前述未圖不的關(guān)于傳感機(jī)構(gòu)7米用觸點實現(xiàn)的實施例,所述發(fā)光二極管與開關(guān)三極管便可由兩個觸點代替，因本領(lǐng)域技術(shù)人員足以知曉此一變通，恕不行贅述。理論上，只要通電線圈6被導(dǎo)通產(chǎn)生磁場，以此改變通電線圈6與磁性件4之間的相互作用力，從而使所述磁性件4和按壓部3所承受的斥力產(chǎn)生突變，按壓在按壓部3上的手指神經(jīng)即可感受到該一變動，從而獲得段落感式反饋效果。然而，優(yōu)化磁性件4的斥力將能更好地滿足用戶的手感需求。藉以實現(xiàn)段落感式反饋手感差異化的重要因素在于控制單元8向所述通電線圈6所施加的電流，涉及到導(dǎo)通該電流的大小、流向以及導(dǎo)通時長三者中任意之一或任意兩兩組合或全部組合，通過通電線圈6產(chǎn)生的磁場與磁性件4的磁場彼此之間的磁力線的合力，可以達(dá)到調(diào)節(jié)段落感的效果。具體而言，改變電流的大小可以使得通電線圈6所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度改變，從而與所述作為回力元件5的彈簧的回釋力相配合，改變提供給所述磁性件4和按壓部3的斥力的大小。改變電流的流向則可改變通電線圈6所產(chǎn)生的磁場的極性，當(dāng)通電線圈6產(chǎn)生的磁場的極性與磁性件4相同時，彼此磁力線合力作用下，磁性件4所受引力增大，從另一角度來看，等效于作為回力元件5的彈簧的回釋力的效果被削弱，也即磁性件4和按壓部3所受斥力被改變得更?。划?dāng)通電線圈6產(chǎn)生的磁場的極性與磁性件4相反時，彼此磁力線合力作用下，磁性件4和按壓部3所受斥力被改變得更大，等效于作為回力元件5的彈簧的回釋力的效果被增強(qiáng)。改變電流的導(dǎo)通時長則可改變由通電線圈6的磁場所改變的斥力所維持的時間長度。由此亦能適應(yīng)具有不同觸覺靈敏程度的用戶的要求，用戶可以通過設(shè)定該時間長度的數(shù)值使其被自身清楚感受到。顯示，導(dǎo)通電流的大小、流向、導(dǎo)通時長等要素，均可以在點選設(shè)備出廠時予以設(shè)定。鑒于段落感式反饋效果不再僅僅受限于機(jī)械部件的形成過程、材質(zhì)以及安裝固定方式，而進(jìn)一步可以通過改變通電線圈6導(dǎo)通電流的大小、流向以及導(dǎo)通時長進(jìn)行改變。因而，本發(fā)明進(jìn)一步為按鍵裝置增設(shè)一電流設(shè)定電路81，在電流設(shè)定電路81中以公知的各種方式提供輸入手段給用戶對導(dǎo)通電流的大小、流向和導(dǎo)通時長進(jìn)行設(shè)定，控制單元8將此設(shè)定作為后續(xù)執(zhí)行時為通電線圈6施加導(dǎo)通電流的依據(jù)。所述電流設(shè)定電路81本身的實現(xiàn)是非常靈活的，例如未圖示的一種常見的改變電流大小的手段可以通過由可變電阻構(gòu)成的分流電路來改變提供給通電線圈6的導(dǎo)通電流的大小，用戶只需通過相應(yīng)的拔鈕調(diào)節(jié)可變電阻即可，控制單元8輸出的導(dǎo)通電流經(jīng)分流電路分流到，分配給通電線圈6的電流大小便是用戶設(shè)定的值。另一種常見的改變電流大小的手段可以通過輸入設(shè)定電流值，將該電流值存儲到控制單元8的內(nèi)部存儲器中，控制單元8讀取該電流值并輸出相應(yīng)大小的電流給所述通電線圈6。同理，電流流向以及電流導(dǎo)通時長的設(shè)定的實現(xiàn)，也是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)手段，恕不行贅述?？梢姡峁┝穗娏髟O(shè)定電路81的按鍵裝置1，能夠讓用戶自行設(shè)定段落式反饋效果，可以適用于不同應(yīng)用場合。
本實施例中的鼠標(biāo)，具有兩個本發(fā)明所述的力反饋按鍵裝置，當(dāng)然亦可根據(jù)需要僅用一個或者多個，推而廣之，任何應(yīng)用本發(fā)明的按鍵裝置的點選設(shè)備，其使用本發(fā)明的按鍵裝置的個數(shù)不應(yīng)受本發(fā)明的實施例所限制。如下通過說明本發(fā)明的按鍵裝置的工作過程進(jìn)一步加強(qiáng)對本發(fā)明的實現(xiàn)的認(rèn)識按鍵的按壓部3未受外力按壓時，借助作為彈簧的回力元件5向磁性件4和按壓部3提供斥力，結(jié)合按壓部3材質(zhì)自身回復(fù)原狀的特性或者相應(yīng)的限位組件，所述按壓部3被維持在遠(yuǎn)離基部2的第一位置處，此時，傳感機(jī)構(gòu)7的發(fā)射元件72與接收元件73之間的信號未被阻斷件71所阻斷，控制單元8識別到按壓部3未被按壓，故不執(zhí)行任何操作。當(dāng)用戶用手指向按壓部3施力，將其按壓至靠近基部2處的第二位置時，置于通電線圈6的柱形貫通空間的磁性件4沿柱形貫通空間的軸向向下運行，一路壓縮所述作為回力元件5的彈簧，彈簧積蓄彈性勢能，不斷增大作用于磁性件4的回釋力，磁性件4和按壓部3隨之所承受的斥力更大，與此同時，傳感機(jī)構(gòu)7的發(fā)射元件72與接收元件73之間用于通信的紅外光信號或激光信號被隨同按壓部3或磁性件4運行的阻斷件71所阻斷，控制單元8根據(jù)來自傳感機(jī)構(gòu)7的信號識別到按壓部3被按壓，由此，控制單元8以預(yù)設(shè)的電流導(dǎo)通通電線圈6，使通電線圈6產(chǎn)生磁場，其磁力線與磁性件4的磁力線合力，使磁性件4和按壓部3所承受的斥力改變，使用戶手指感受到按鍵操作的段落感式反饋，與此同時，控制單元8還生成點選指令信號輸出，以提供給與點選設(shè)備相連接的接收對象。圖4是按壓部3被下按過程中所承受的斥力的變化關(guān)系的圖像，由該圖可以看出，隨著橫坐標(biāo)所表征的按壓部3下行距離的增大，該斥力相應(yīng)增大，當(dāng)達(dá)到點I時，即阻斷件71阻斷了傳感機(jī)構(gòu)7的信號收發(fā)，通電線圈6被導(dǎo)通，此時導(dǎo)致磁性件4和按壓部3所受的斥力減小，按壓部3繼續(xù)下行，到達(dá)點2時，磁性件4壓縮彈簧使之回釋力不斷加大，磁性件4和按壓部3所受斥力便隨之不斷增大，直到磁性件4在點3處觸底。請參閱圖5所揭示的本發(fā)明的力反饋按鍵裝置的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明已圖示的第二實施例與第一實施例采用了基本相同的應(yīng)用場景和結(jié)構(gòu)，所不同之處在于所述回力元件5的實現(xiàn)形式。具體而言，第二實施例中，所述回力元件5采用磁鐵、導(dǎo)電線圈(未圖示)之類的磁性元件代替第一實施例所采用的彈簧，該磁鐵以極性與所述磁性件4相反向設(shè)置，以提供一個初始的斥力給所述磁性件4和按壓部3，以便與按壓部3自身材質(zhì)回復(fù)原狀的特性相配合，將按壓部3維持在所述第一位置處。當(dāng)然，該磁鐵的形狀不受限定，所述支撐框架9所采用的用于安裝回力元件5的內(nèi)柱形墻91也不受其形狀限制，適宜制作成與該磁性元件的外部輪廓相配合。但是，為了不影響磁性元件的磁力線的作用效果，可以保留支撐框架9的所述通孔90。磁性元件與磁性件4之間無直接機(jī)械接觸，進(jìn)一步避免了機(jī)械磨損。在第二實施例中，因為磁性件4與作為回力元件5的磁性元件之間不需接觸，故通電線圈6的內(nèi)徑尺寸只要能實現(xiàn)對磁性件4的套設(shè)即足以實現(xiàn)本發(fā)明。而不必如第一實施例所述，將通電線圈6的內(nèi)徑設(shè)置為既大于磁性件4的外徑又必須大于作為回力元件5的彈簧的外徑。本發(fā)明未圖示的另一實施例中，根據(jù)第一實施例和第二實施例所揭示的原理，可以將磁性件4 一極固定設(shè)置在基部2上，將通電線圈6軸向一端固定設(shè)置在按壓部3上，通電線圈6的非固定端與磁性件4的非固定端相對設(shè)置，而所述回力元件5，無論采用彈簧還 是磁性元件，均相應(yīng)的設(shè)置在與磁性件4相對的一側(cè)即按壓部上。當(dāng)然，同理需要布置好按壓部3底面回力元件5與通電線圈6之間的位置關(guān)系，與前述實施例同理，可以將回力元件5固定在按壓部2底面，而將通電線圈6固定在低于回力元件5的板件上。至于所述支撐框架，則可由本領(lǐng)域技術(shù)人員依據(jù)其基本常識做適應(yīng)性的修改。以這種方式實現(xiàn)的按鍵裝置，可以實現(xiàn)與前述各實施例完全相同的效果。本發(fā)明未圖示的再一實施例中，在前述各實施例的基礎(chǔ)上，當(dāng)所述回力元件5選用彈簧時，利用其安裝方式的靈活性可做進(jìn)一步的技術(shù)替換，有兩種方式可以實現(xiàn)其一，將彈簧設(shè)置于按壓部3與基部2之間，即其軸向兩端中，一端與按壓部3相固定，另一端與基部2相固定，由此，當(dāng)按壓部3朝向基部2運行時，按壓部3所承受的斥力同樣不斷增大，直到控制單元8識別到傳感機(jī)構(gòu)7被阻斷的信號后，才由通電線圈6引起該斥力的改變，從而造成段落式反饋效果。其二，如圖6所示，在按壓部3與基部2之間設(shè)置一支撐件14，例如，鼠標(biāo)自身固有的用于支撐頂蓋的蓋狀件，其剛好位于按壓部3下方，而且居于基部2上方，將彈簧作為回力元件5設(shè)置在按壓部3與該蓋狀件之間，同理可以在按壓部3下行運動時向其提供斥力，直到控制單元8識別到傳感機(jī)構(gòu)7被阻斷的信號后，才由通電線圈6引起該斥力的改變，從而造成段落式反饋效果。可以看出，無論彈簧采用何種方式進(jìn)行改進(jìn)安裝，均可實現(xiàn)本發(fā)明的各項效果。作為本發(fā)明的又一改進(jìn)的實施例，其按壓部3在按壓過程中所受的斥力來自于按壓部3自身材質(zhì)所提供的彈性。在圖I和2所揭示的鼠標(biāo)中，所述按壓部系膠性材質(zhì)，每個按鍵裝置1，I’的按壓部3均由頂蓋13 —體化設(shè)計而成，頂蓋13被固定安裝，手指按住按壓部3時，按壓部3相對于頂蓋13本體可被按下，從遠(yuǎn)離基部處的第一位置運行到靠近基部處的第二位置。當(dāng)手指所施加的外力撤離時，按壓部3利用其自身的材質(zhì)特性，被從第二位置回彈至第一位置處。因而，在本實施例中，可以完全棄用所述的回力元件5及其支撐結(jié)構(gòu)，而僅僅依賴于按壓部3材質(zhì)特性來為自身提供回釋的斥力。特別需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明中，關(guān)于力反饋效果的實現(xiàn)形式是多樣的，只需通過調(diào)節(jié)通電線圈6的導(dǎo)通電流即可，并不局限于段落感式反饋，也可以是施力方向相反的其它形式的刺激式反饋，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，力反饋形式是可以通過改變電流的大小、方向以及導(dǎo)通時間進(jìn)行靈活變換的。綜上所述，本發(fā)明的力反饋按鍵裝置，運用電磁原理利用無接觸或柔性接觸的手段實現(xiàn)對段落感的模擬，避免通過直接的剛性機(jī)械接觸制造段落感，可以延長按鍵裝置的使用壽命，且段落感的反饋效果可調(diào)，適用于絕大多數(shù)需要用到物理按鍵的點選設(shè)備。如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和描述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明自身的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā) 明的精神和范圍的前提下，可對其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。所附的權(quán)利要求書覆蓋了本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有這些改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種力反饋按鍵裝置，包括基部和位于基部上方且能在遠(yuǎn)離基部處與靠近基部處兩處之間運行的按壓部，其特征在于，該按鍵裝置還包括 磁性件，其磁性兩極分別朝向按壓部和基部； 通電線圈，具有供磁性件置入的柱形貫通空間，其軸向兩端分別朝向按壓部和基部； 所述磁性件和通電線圈兩者，其中的一個與按壓部聯(lián)動，另一個與基部固設(shè)； 傳感機(jī)構(gòu)，用于檢測按壓部是否運行到所述靠近基部處并產(chǎn)生相應(yīng)的指示信號； 控制單元，其讀取傳感機(jī)構(gòu)的指示信號，當(dāng)該指示信號表征為是時，以預(yù)設(shè)的電流導(dǎo)通所述通電線圈使之產(chǎn)生磁場用于改變該通電線圈與所述磁性件之間的相互作用力，以造成最終傳遞給所述按壓部的力反饋。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的力反饋按鍵裝置，其特征在于，該按鍵裝置還包括回力元件，安裝在按壓部或基部上，用于提供斥力給所述按壓部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的力反饋按鍵裝置，其特征在于，所述磁性件與按壓部聯(lián)動設(shè)置，所述通電線圈與基部相固設(shè)，所述回力元件安裝于基部對應(yīng)于所述磁性件位置處。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的力反饋按鍵裝置，其特征在于，所述磁性件與基部相固設(shè)，所述通電線圈與按壓部聯(lián)動設(shè)置，所述回力元件安裝于按壓部對應(yīng)于所述磁性件位置處。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的力反饋按鍵裝置，其特征在于所述回力元件為一磁性元件，該磁性元件以極性與所述磁性件的極性相反設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的力反饋按鍵裝置，其特征在于所述回力元件為一彈簧，該彈簧一端固定安裝，另一端供與所述磁性件的相對端相接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的力反饋按鍵裝置，其特征在于所述回力元件為一彈簧，該彈簧軸向兩端分別固定在按壓部和基部上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的力反饋按鍵裝置，其特征在于，所述回力元件為一彈簧，其一端固定于按壓部上，另一端固定于按壓部與基部之間設(shè)置的支撐件處。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任意一項所述的力反饋按鍵裝置，其特征在于，所述傳感機(jī)構(gòu)包括 發(fā)射元件，固定在基板上，用于產(chǎn)生并發(fā)射信號； 接收元件，固定在基板上，用于接收所述發(fā)射元件發(fā)射的信號； 阻斷件，與所述按壓部或磁性件聯(lián)動連接，當(dāng)按壓部運行至所述靠近基部處時，用于阻斷所述接收元件與發(fā)射元件之間的所述信號的收發(fā)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的力反饋按鍵裝置，其特征在于所述阻斷件為一擋片，其與按壓部聯(lián)動設(shè)置并向基部方向延伸而形成延伸末端，通過其延伸末端置于所述發(fā)射元件和接收元件之間阻斷所述信號的收發(fā)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的力反饋按鍵裝置，其特征在于所述基部上設(shè)有一支撐框架，該支撐框架與基部之間形成容納空間用于放置所述回力元件，而支撐框架上方則設(shè)置所述通電線圈，支撐框架設(shè)有面向所述磁性件的通孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任意一項所述的力反饋按鍵裝置，其特征在于該按鍵裝置還包括電流設(shè)定電路，其與所述控制單元相連接，用于設(shè)定所述通電線圈的導(dǎo)通電流的大小、流向、導(dǎo)通時長中任意之一或任意組合。
13.一種點選設(shè)備，其特征在于，其設(shè)有至少一個如權(quán)利要求I至12中任意一項所述的力反饋按鍵裝置，通過該按鍵裝置提供的按壓部接受用戶按壓操作，通過該按鍵裝置提供的控制單元識別到該按鍵裝置提供的傳感機(jī)構(gòu)的指示信號表征為是時，產(chǎn)生一表征按鍵被點擊的點選指令輸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的點選設(shè)備，其特征在于，該點選設(shè)備為鼠標(biāo)，該鼠標(biāo)至少包括兩個所述的力反饋按鍵裝置，各按鍵裝置所產(chǎn)生的點選指令的內(nèi)容不同。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的點選設(shè)備，其特征在于，該點選設(shè)備為游戲控制手柄、遙控器、計算機(jī)鍵盤、手機(jī)中任意一種。
全文摘要
本發(fā)明公開一種力反饋按鍵裝置，包括基部和位于基部上方且能在遠(yuǎn)離基部處與靠近基部處兩處之間運行的按壓部，及磁性件，其磁性兩極分別朝向按壓部和基部；通電線圈，具有供磁性件置入的柱形貫通空間，其軸向兩端分別朝向按壓部和基部；磁性件和通電線圈，其中一個與按壓部聯(lián)動，另一個與基部固設(shè)；傳感機(jī)構(gòu)，檢測按壓部是否運行到靠近基部處并產(chǎn)生相應(yīng)的指示信號；控制單元，其讀取傳感機(jī)構(gòu)的指示信號，當(dāng)該指示信號表征為是時，以電流導(dǎo)通通電線圈使之產(chǎn)生磁場，以造成最終傳遞給所述按壓部的力反饋。本發(fā)明利用無接觸或柔性接觸的手段實現(xiàn)對段落感的模擬，延長了按鍵裝置的使用壽命，力反饋效果可調(diào)，適用于鼠標(biāo)之類的有物理按鍵的點選設(shè)備。
文檔編號H01H13/85GK102832067SQ20121020898
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者黎柏松 申請人:珠海市智迪科技有限公司