专利名称：键盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及键盘、键区等，更具体地，本发明涉及一种用于例如个人电脑或类似装置中的接触式键盘或键区的开关。
背景技术：
本质上，计算机的键盘包括一系列与微处理器连接的开关，该微处理器监控每个开关的状态并针对状态的改变做出特定的响应。
在普通键盘中设有键矩阵，所述键矩阵包括位于所述键下方的电路网格，而每个电路在各特定键下方的位置处是断开的。按下键能连通电路间的间隙，以使微量电流通过。该处理器监控键矩阵在网格上任何位置处的连续性信号。当该处理器发现电路为闭合时，它将该电路在该键矩阵上的位置与该处理器ROM中的字符地图进行比较。该字符地图基本是为该处理器提供的比较图表，可以告诉该处理器在键矩阵中的x、y坐标处的键表示什么。
键盘依靠使通过键盘中的电路的电流发生改变的开关。当键将键开关压抵在电路上时，通常在表面之间都会存在少量的震动，即公知的“弹跳”。键盘中的该处理器识别所述迅速的开关动作不是由于对同一键的重复按压所引起，并将这种微小的波动从信号中滤掉，将其视为单一按键动作。
键盘采用各种开关技术，虽然可以很有趣的注意到，用户趋向喜欢在键盘上打字时拥有可听可触的反应。这些不同的技术包括橡胶穹顶机构、电容性非机构(capacitive non-mechanical)、金属接触机构、膜机构及泡沫元件机构。
橡胶穹顶可能是现今最普遍运用的开关技术。在该种键盘中，每个键都坐落在一细小的、并具有硬质碳心的柔性橡胶穹顶上。
当按压键时，位于键底部的柱塞下推并抵在穹顶上。这导致该碳心也下推，直到它压抵在处于键矩阵下方的硬平表面上为止。只要该键被按住，该碳中心将使该部分矩阵的电路闭合。当松开键时，该橡胶穹顶弹回至其原始形状，以将该键推回至其静止位置。
橡胶穹顶开关键盘便宜并具有相对好的触觉响应，而且由于该橡胶层遮盖着键矩阵，从而使橡胶穹顶开关键盘对喷溅物或腐蚀有相当好的抵抗力。膜开关在操作上与橡胶穹顶键盘十分相似，但膜开关不具有单独的键，而是具有单个橡胶板，该橡胶板具有用于每个键的凸起，膜开关通常用在供重工业使用而设计的设备上或用在极端条件下。然而，因为这种开关提供很小甚至无触觉的响应，并且在操作上稍有难度，所以在一般的计算机系统中也很少能找到这种键盘。此外，如果所述凸起中的一个失效，则该膜就不能使用，而且每一个衬垫模制是专门针对特定的键盘设计。
过去提出过通过将键区的上框架和下框架之间的弹性衬垫的外周围边夹紧，以使适用于机械控制的键区防水，但是这种键区既没有也不打算拥有触摸式感觉；也没有任何公开或建议可实际地用于更大、高体积(volume)的、触摸式键盘。
如上所说，虽然由于橡胶层遮盖键矩阵，使橡胶穹顶开关键盘对喷溅物或腐蚀有相对好的抵抗力，但是橡胶穹顶开关键盘并不防水。因此，如果液体进入到键盘内，则键盘会因短路而产生故障。然而，由于橡胶穹顶键盘具有相对好的触觉响应，所以其仍是最受欢迎的键盘类型之一。
在提供防水穹顶开关键盘的尝试中，已提议了一些设置(arrangement)。但是，这些设置趋于使键盘结构复杂化，并且制造成本昂贵；而且，在任何情况下，其依然并能完全防水，以致水仍然可进入键盘，从而导致短路。
例如，美国专利4,705,925所公开的装置采用由多个单独的穹顶制成。各穹顶紧固于键帽壳体中，以易于操纵和组装。组件中的各穹顶的底部压抵在膜上，以隔离灰尘，但这种做法会由于穹顶内的空气压力而影响了键的感觉。该种密封在任何情况下也不能使键盘防水。美国专利4,021,630描述了一种用于外科手术刀的开关，其中穹顶夹在壳体和膜之间，以实现防水密封，但该种键盘并不拥有触感，不适合于计算机用的键盘。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于键盘的开关，此种开关完全防水，同时构造也相对简单，且造价便宜。
根据本发明的第一方案，提供了一种开关，该开关包括大体管状的壳体以及穹顶部件，所述穹顶部件的底部延伸有环形肋，所述穹顶部件设置在所述壳体内并在使用时可弹性变形，所述壳体具有用于容置所述穹顶部件的所述环形肋的内环形槽，其中在所述壳体的一端周围沿周边设有多个离散的片，所述片可从将所述穹顶部件引入所述壳体中的一敞开构型和所述片大致覆盖所述穹顶部件的底部的一密封构型移动，以将所述穹顶部件的所述环形肋卡在所述环形槽内，并在所述壳体和所述穹顶部件之间形成流体密封。
根据本发明的第二方案，提供一种开关，该开关包括大体管状的壳体以及穹顶部件，所述穹顶部件的底部延伸有环形肋，所述穹顶部件设置在所述壳体内并在使用时可弹性变形，所述壳体具有用于容置所述穹顶部件的所述环形肋的内环形槽，其中所述壳体上设有夹紧装置，所述夹紧装置可从将所述穹顶部件引入所述壳体中的一敞开构型和所述夹紧装置大致覆盖所述穹顶部件的底部的一密封构型移动，以将所述穹顶部件的所述环形肋卡在所述环形槽内，并在所述壳体和所述穹顶部件之间形成流体密封，所述穹顶部件的至少一部分以足够的间隙容置在所述壳体内，以使所述穹顶部件在使用过程中产生变形时不会与所述壳体的内壁相接触。
在优选实施例中，所述片基本全部地设置在所述壳体的一端的周边周围，且所述片可从该敞开构型有利地永久变形至该密封构型，以形成覆盖所述穹顶部件的底部的环状凸缘。所述变形可通过加热或施力来实现。优选地，在该密封构型中，所述片与所述壳体的纵向侧壁大致成直角，并与所述壳体的该端大致平齐，以致无需使所述穹顶部分过分变形来形成所需要的接触。
在优选实施例中，所述壳体的内部具有形状及结构设置成容置所述穹顶部件的宽部和通向一开口的窄部，其内可滑动接合有键帽，该键帽设置成在使用时选择性地使所述穹顶部件变形和松开所述穹顶部件。在所述壳体的所述窄部优选设有一个或多个孔口或狭槽，以将从所述键帽下方进入到所述壳体内的任何水分排出。所述环形槽有利地设有相对锐利的缘，所述缘对应于所述穹顶部件的所述环形肋与所述穹顶部件的其余部分之间的相交位置。
本发明同时扩展到键盘，所述键盘包括多个根据本发明第一方案和/或第二方案所限定的开关。在这种情况下，所述键盘优选包括板部件，该板部件限定了多个彼此连接在一起的、或一体形成的所述开关。
根据本发明第三方案，提供一种供开关使用的穹顶部件，所述穹顶部件在使用时可弹性变形，并且所述穹顶部件的底部延伸有环形肋，所述环形肋的厚度大于所述穹顶部件的侧壁的厚度，其中在所述环形肋和所述穹顶部件之间的相交位置限定了近似V形槽。
优选地，所述壳体的所述环形槽的所述缘的顶部置于所述穹顶部件的所述V形槽中，以便于在所述顶部之间形成流体密封，以便于所述壳体和所述穹顶部件之间形成流体密封。
本发明的第一方案进一步扩展到一种制造开关的方法，该方法包括提供大体管状的壳体；在所述壳体内设置穹顶部件，所述穹顶部件的底部延伸有环形肋，所述穹顶部件在使用时可弹性变形，所述壳体具有用于容置所述穹顶部件的所述环形肋的内环形槽，其中所述壳体的一端周围沿周边设有多个离散的片；该方法还包括使所述片从将所述穹顶部件引入所述壳体中的一敞开构型和所述片大致覆盖所述穹顶部件的底部的一密封构型移动，以将所述穹顶部件的所述环形肋卡在所述环形槽内，并在所述壳体和所述穹顶部件之间形成流体密封。
本发明的第二方案进一步扩展到一种制造开关的方法，该方法包括提供大体管状的壳体，以及在所述壳体内设置穹顶部件，所述穹顶部的底部延伸有环形肋，所述穹顶部件在使用时可弹性变形；所述壳体具有用于容置所述穹顶部件的所述环形肋的内环形槽，其中所述壳体设有夹紧装置；所述方法还包括使所述夹紧装置从将所述穹顶部件引入所述壳体中的一敞开构型和所述夹紧装置大致覆盖所述穹顶部件的底部的一密封构型移动，以将所述穹顶部件的所述环形肋卡在所述环形槽内，并在所述壳体和所述穹顶部件之间形成流体密封，所述穹顶部件的至少一部分以足够间隙容置在所述壳体内，以使所述穹顶部件在使用过程中产生变形时不会与所述壳体的内壁相接触。
参照在此描述的实施例，本发明的这些方案和其它方案将变得更清楚。
现在仅通过结合附图的实例来说明本发明的实施例，在附图中图1为根据本发明的示范实施例的开关壳体的正视图；图2为图1中的开关壳体的俯视图；
图3为根据本发明的示范实施例的开关的俯视图；图4为图1中的开关壳体的横断面图；图5为图3中的开关的横断面示意图；图6为供根据本发明的示范实施例的开关使用的穹顶部件的横断面示意图；图7为根据本发明的示范实施例的开关的横切面视图，该开关包括键帽；及图8为根据本发明的示范实施例的键盘的上框架的上表面的部分立体图，该图示出了在壳体的窄部的侧壁上的孔口。
具体实施例方式
参考附图的图1、图2及图4，根据本发明的示范实施例的开关包括由刚性塑胶材料制成的大体管状的壳体10。在壳体10一端周围沿周边一个挨一个设置有多个离散(discrete)的片12(或“花瓣”)。壳体10限定了通道14，通道14具有窄部18和用于容置弹性穹顶部件的大体杯状的宽部16。在该壳体中，在通道14的宽部16内设有具有锐利的缘22的环形槽20。
参考附图的图3及图5，在组装时，弹性体穹顶部件24插入到处于该壳体内的凹部14的宽部16中。另参考附图的图6，在穹顶部件24的底部周围设有环形肋26，肋26的厚度大于穹顶部件24的其他部分的厚度。在穹顶部件24的上部内表面的中央处设有接触部件28。
参考图3及图5，当穹顶部件24正确地插入在壳体10中时，穹顶部件24的环形肋26坐在壳体10内的环形槽20中，同时锐利的缘22位于肋26与穹顶部件24的其余部分的相交处。之后，在所述片12上作用于一向下力，使所述片向下折在穹顶部件24的底部上，以使所述片与壳体10的纵向侧壁大致成直角，并大致与壳体10的边部29平齐。可选择性地，加热所述片12，使所述片至少部分软化并熔合在一起，从而形成单一的、完全一体的凸缘，以在穹顶部件24的底部处完全覆盖环形肋26，从而在壳体10和穹顶部件24之间形成流体密封。
在与壳体10设置有所述片12的一端相对的一端设有开口30，键帽34的杆32滑动地与开口30接合，杆32与穹顶部件24的上表面连通地相连接。如图8所示，优选设有一个或多个孔口36或狭槽，以使从键帽34下方进入该壳体中的任何水分排出。
在使用时，当用户按下键时，杆32向下推送穹顶部件24，从而使穹顶部件24变形，并使接触部件28向下移动以实现所需的电路的接通。当松开键时，穹顶部件24恢复到它的原始形状(configuration)，而电路断开。应该清楚的是，为了保持穹顶的寿命并保证其正确操作，对用于容置穹顶部件24的该凹部进行限定的宽部16定型并构造成提供足够空隙以使穹顶部件24在使用过程中产生变形时不与壳体10的内壁相接触。
采用这种开关的键盘(图未示出)包括单个板，在该单个板中以所需的结构一体地形成有多个壳体。在各壳体中置入穹顶部件，且相应的片变形以在各壳体和相应的穹顶部件之间形成流体密封。然后，该板与键矩阵一起置于上框架部件和下框架部件之间，而键帽插入到相应壳体的开口中，从而完成键盘。在上框架部件和下框架部件之间的所有周边附近设有流体密封的密封件。此外，电池仓可设于下框架部件中，该仓也优选设有流体密封的密封件装置。
应该注意的是，上述实施例仅作说明的用途而非限制本发明，在不脱离随附权利要求所限定的保护范围的情况下，本领域的技术人员能设计出各种可替代的实施例。在权利要求书中，括号内的附图标记不应解释成对权利要求的限定。词“包括”及“包含”以及相类似的词整体上不排除有任何其它可列在权利要求的或说明书中的部件或步骤。部件的单数引用并不排除这种部件的复数引用，反而亦然。该装置权利要求中列举了几种方法，若干这种方法可由同一种硬件所实施。在彼此不同的从属权利要求中仅叙述的几种方法并不表示这些方法的组合不能被实施。
权利要求
1.一种开关，该开关包括大体管状的壳体以及穹顶部件，所述穹顶部件的底部延伸有环形肋，所述穹顶部件设置在所述壳体内并在使用时可弹性变形，所述壳体具有用于容置所述穹顶部件的所述环形肋的内环形槽，其中在所述壳体的一端周围沿周边设有多个离散的片，所述片可从将所述穹顶部件引入所述壳体中的一敞开构型和所述片大致覆盖所述穹顶部件的底部的一密封构型移动，以将所述穹顶部件的所述环形肋卡在所述环形槽内，并在所述壳体和所述穹顶部件之间形成流体密封。
2.根据权利要求1所述的开关，其中所述穹顶部件的至少一部分以足够的间隙容置在所述壳体内，以使所述穹顶部件在使用过程中产生变形时不会与所述壳体的内壁相接触。
3.一种开关，该开关包括大体管状的壳体以及穹顶部件，所述穹顶部件的底部延伸有环形肋，所述穹顶部件设置在所述壳体内并在使用时可弹性变形，所述壳体具有用于容置所述穹顶部件的所述环形肋的内环形槽，其中所述壳体设有夹紧装置，该夹紧装置可从将所述穹顶部件引入所述壳体中的一敞开构型和所述夹紧装置大致覆盖所述穹顶部件的底部的一密封构型移动，以将所述穹顶部件的所述环形肋卡在所述环形槽内，并在所述壳体和所述穹顶部件之间形成流体密封，所述穹顶部件的至少一部分以足够的间隙容置在所述壳体内，以使所述穹顶部件在使用过程中产生变形时不会与所述壳体的内壁相接触。
4.根据权利要求3所述的开关，其中所述夹紧装置包括在所述壳体的端部周围沿周边设置的多个离散的片，所述片可从将所述穹顶部件引入所述壳体中的该敞开构型和所述片大致覆盖所述穹顶部件的底部的该密封构型移动，以将所述穹顶部件的所述环形肋卡在所述环形槽内，并在所述壳体和所述穹顶部件之间形成流体密封。
5.根据权利要求1、2或4所述的开关，其中所述片基本全部地设置在所述壳体的一端的周边周围。
6.根据权利要求1、2、4或5所述的开关，其中所述片可从该敞开构型大体可永久变形至该密封构型，以形成覆盖所述穹顶部件的底部的环状凸缘。
7.根据权利要求7所述的开关，其中所述片的变形可通过加热或施力来实现。
8.根据权利要求1、2、4或7所述的开关，其中在该密封构型中，所述片与所述壳体的纵向侧壁大致成直角，并与所述壳体的该端大致平齐。
9.根据前述任一权利要求所述的开关，其中所述壳体的内部具有形状及结构设置成容置所述穹顶部件的宽部和通向一开口的窄部，其内可滑动接合有键帽，该键帽设置成在使用时选择性地使所述穹顶部件变形和松开所述穹顶部件。
10.根据权利要求9所述的开关，其中在所述壳体的所述窄部的侧壁中设有一个或多个孔口。
11.根据前述任一权利要求所述的开关，其中所述环形槽设有相对锐利的缘，所述缘对应于所述穹顶部件的所述环形肋与所述穹顶部件的其余部分之间的相交位置。
12.一种键盘，所述键盘包括多个根据权利要求1至11中的任一顶所述的开关。
13.据权利要求12所述的键盘，其中所述键盘包括板部件，该板部件限定了多个彼此连接在一起的、或一体形成的所述开关。
14.一种制造开关的方法，该方法包括提供大体管状的壳体，在所述壳体内设置穹顶部件，所述穹顶部件的底部延伸有环形肋，所述穹顶部件在使用时可弹性变形，所述壳体具有用于容置所述穹顶部件的所述环形肋的内环形槽，其中所述壳体的一端周围沿周边设有多个离散的片，该方法还包括使所述片从将所述穹顶部件引入所述壳体中的一敞开构型和所述片大致覆盖所述穹顶部件的底部的一密封构型移动，以将所述穹顶部件的所述环形肋卡在所述环形槽内，并在所述壳体和所述穹顶部件之间形成流体密封。
15.一种制造开关的方法，该方法包括提供大体管状的壳体以及在所述壳体内设置穹顶部件，所述穹顶部件的底部延伸有环形肋，所述穹顶部件在使用时可弹性变形；所述壳体具有用于容置所述穹顶部件的所述环形肋的内环形槽，其中所述壳体设有夹紧装置；该方法还包括使所述夹紧装置从将所述穹顶部件引入所述壳体中的一敞开构型和所述夹紧装置大致覆盖所述穹顶部件的底部的一密封构型移动，以将所述穹顶部件的所述环形肋卡在所述环形槽内，并在所述壳体和所述穹顶部件之间形成流体密封，所述穹顶部件的至少一部分以足够间隙容置在所述壳体内，以使所述穹顶部件在使用过程中产生变形时不会与所述壳体的内壁相接触。
16.一种大体如在此处结合附图描述的开关。
17.一种大体如在此处结合附图描述的键盘。
18.一种大体如在此处结合附图描述的制造开关的方法。
19.一种供开关使用的穹顶部件，所述穹顶部件在使用时可弹性变形，并且所述穹顶部件的底部延伸有环形肋，所述环形肋的厚度大于所述穹顶部件的侧壁的厚度，其中在所述环形肋和所述穹顶部件之间的相交位置限定了近似V形槽。
20.如权利要求1至13中的任一项所述的开关，该开关包括如权利要求19所述的穹顶部件，其中所述壳体的所述环形槽的缘的顶部设置于所述穹顶部件的所述V形槽中。
21.一种键盘，该键盘包括多个根据权利要求20所述的开关。
全文摘要
一种开关，包括刚性塑胶材料制成的大体管状的壳体(10)。在壳体(10)一端周围沿周边一个挨一个地设置多个离散的片(12)。壳体(10)限定了用于容置弹性穹顶部件(24)的凹部(16)，弹性体穹顶部件(24)的底部具有环形肋(26)，凹部(16)具有用于容置穹顶部件(24)的环形肋(26)的、带有锐利的缘(22)的环形槽(20)。当穹顶部件(24)正确插入到凹部(16)中时，在所述片(12)上作用有向下的力，以使所述片(12)向下弯折在穹顶部件(24)的底部上，以致所述片(12)与壳体(10)的纵向侧壁大致呈直角并与壳体(10)的边部大致平齐。可选择地，将所述片(12)加热，使其至少部分软化并熔为一体，以形成单一的、大致一体的凸缘，该凸缘完全覆盖位于穹顶部件(24)底部的环形肋(26)，从而在壳体(10)和穹顶部件(24)间形成流体密封。在与壳体(10)具有所述片(12)的一端相对的壳体一端上设有开口(30)，该开口与键帽(34)的杆(32)滑动地接合。用来容置穹顶部件(24)的该凹部(16)成型并构造成提供足够间隙，以使穹顶部件(24)在使用过程中产生变形时不与壳体(10)的内壁接触。
文档编号H01H13/06GK1906720SQ200480040798
公开日2007年1月31日 申请日期2004年12月6日 优先权日2003年12月24日
发明者戴尔·麦克菲·普尔考克斯 申请人:戴尔·麦克菲·普尔考克斯