CN1246873C - 多极和多向键及使用该键的多极和多向开关 - Google Patents

Abstract

本发明的一个目标是通过操纵一个多向操作键式开关上的一个键使其倾斜，而使多值信号输入成为可能，并公开一种适用于实现本发明的多向操作开关结构。本多向操作键包括：一个由硬树脂制成的键顶；一个由类似橡胶的弹性体制成的、将键顶装在其表面的键基；多个开关加压突起物，每个突起物都由与键基相同的材料制成，并从键基与装有键顶的表面相对的下端表面垂直伸出，其开关加压突起物分别装于键顶中心的下部和围绕键顶下方的多个同心圆与键顶倾斜方向半径的交点位置，倾斜方向内开关加压突起物的长度因同心圆不同而长短不一。

Description

多极和多向键及使用该键的多极和多向开关

技术领域

本发明是关于一种用于卷轴式键的多向操作键式开关，以及一个用于诸如手提电话等电器上的导向钮，和一种多向操作键的新型结构，即多向操作键式开关的按钮装置。

背景技术

“多向操作键式开关”是一个可以通过把一个键向前或向后、向左或向右推动或垂直按下来打开或关闭一个开关元件，用一个单独的键就能分别操作多个开关元件，用一个手指就能快速操纵挑选或决定多功能中的一个或多个功能。

“多向操作键式开关”是一种按钮装置，它用于操纵多向操作键式开关。多向操作键是一种由许多键组成、被称为“键盘”的装置的一部分。多向操作键包括一个表面排列着许多开关元件的印刷电路板或类似装置，“多向操作键式开关”即形成于键盘与印刷电路板的一部分上。

多向操作键包括一个“键顶”，这部分被一只手指直接操纵，还包括一个可柔性的“键基”，它可以将键顶的运动传输到开关元件，同时让键顶保持既定的位置。在键基的下端表面，一种形成一体的被称为按压器的开关加压突起物分别位于键顶中心正下方位置和与键相斜的位置。

与这种多向操作键结合在一起的印刷线路板或类似装置是用于与键基的下端表面进行接触，开关元件分别排列在与开关加压突起物顶端相对的位置。注意这些开关元件应该将其被称为点击感的微小振动传送到键顶，以使手指感觉到操作。

此外，已有一种基于与上述操作原理不同的多向操纵键，例如被称为模拟输入型的，举例来说，那种以静电电容的变化来探测键的变化的方式。这种多向操作键将键的运动探测为连续变化行为而不仅是开和关两种运动。更进一步说，这种多向操作键不仅可以探测前向或后向、左向或右向的运动，而且可以探测到各种斜向运动。由于这种特性，该多向操作键用于游戏机的操纵杆。但是，就其结构来看，它不能通过加上诸如金属圆盖等元件来让操作者感觉到点击感，而且不能估计到这种多向操作键适用于手提电话或类似装置。注意，与这种模拟输入型键相反，使用开关元件的键经常被称为“接触式多向操作键(开关)”。

常规接触式多向操作键式开关在键倾斜的每个方向只有一个开关元件，而且其在该方向只有“0，1”两位可变信号可以被输入。进一步说，即使键快速或慢速倾斜，也不能获得不同结果，键倾斜的速度不能用作信号。另外，在模拟输入型键中尽管没有这种限制，模拟输入型键如上所述仍不适用于手提电话或类似装置。

发明内容

本发明的目标是提供一种改良的的接触式多向操作键式开关，它可以通过对一个键的倾斜操作来输入多值信号。本发明的另一个目的是提出一种适用于这个目标的多向操作键结构。

本发明的目标可以通过一种多向操作键来实现，它包括一个由硬树脂制的键顶，一个将键顶支撑在其表面、由弹性体制成的键基，和多个开关加压突起物。这些突起物由与键基相同的材料制成，由键基的后表面伸出，与支撑键顶的表面垂直，开关加压突起物分别处于键顶中心的下方和围绕键顶下方的多个同心圆与键顶倾斜方向半径的交点位置，倾斜方向内开关加压突起物的长度因同心圆不同而长短不一。

根据本发明的多极多向操作键的结构特点是在键顶的一个倾斜方向上有多个开关加压突起物(即，多极开关加压突起物)，突起物的长短不一。此外，每个突起物由与键基相同的弹性体制成。注意与这种多极多向操作键装在一起的开关元件应该被平行排列在键基下面的印刷线路板上。

在如上所述的多级多向操作键中，当键倾斜时，在某个键顶倾斜方向上具有最长长度的开关加压突起物最先按住相应的开关元件。然而，由于其它开关加压突起物很短，所以它们的尖端不会接触到相应的开关元件。如果键顶进一步倾斜，先前接触开关元件的开关加压突起物会因其能够弹性变形而被压扁，长度第二长的突起物就能按到相应的开关元件。因此，多个开关元件依据施在键顶用于使其倾斜的力的大小而分别被激活。由于多个开关元件具有多值性，其值的范围从(0，1，……，n)不等，所以可以输入多值信号。因此，数字n就是键顶某个倾斜方向上开关加压突起物(开关元件)的个数。

附图说明

图1(A)和1(B)是描述常规五向操作键的后视图和键的一侧截面图。

图2(A)和2(B)是根据本发明的一个多级五向操作键范例的后视图和键的一侧截面图。

图3(A)和3(B)是根据本发明的两极五向操作键的键轻微倾斜时的侧视图，和键大幅倾斜时的侧视图。

图4(A)和4(B)是根据本发明的两极五向操作键的键轻微倾斜时的侧视图，和键大幅倾斜时的侧视图。

具体实施方式

下面，将详细说明本发明的优选实施例。第一个实施例是关于当键顶倾斜时对速度的探测。很明显，在一个使用根据本发明的多级多向操作键的多级多向操作键式开关中，键顶的倾斜度逐渐增大，排列在一个开关列上的开关元件有时滞地顺序被激活。因此，通过测量开关元件被激活的时间间隔，就可以探测出键顶倾斜的速度。由于速度分别在第一个和第二个、第二个和第三个……第(n-1)和第(n)个开关元件之间决定，所以这些速度发出一个或几个模拟信号。本速度探测可以通过使用一种与本发明无关的简易时间测量电路轻易完成。

本发明的第二个实施例是关用于与根据本发明的多级多向操作键一起使用的开关元件。很明显，无论使用金属圆盖开关4还是接触式开关5，或者两者并用都是可行的。前者通过运用薄锥状金属盘7式弹簧(金属圆盖)的反向变形，从而完成与底基的固定接触，来实现开/关动作。后者是通过运用类似的固定接触6，来接触一个金属片或线，从而关闭或开启固定接触，金属片装在开关加压突起物的尖端，线则与导电墨水相联。

金属圆盖的一个特点是它的运作伴随着点击感。然而，金属圆盖的直径在4至5毫米之间，金属圆盖不能以窄的间隙排列。相反，尽管接触型开关可以按比金属圆盖更窄的间隙排列，但它的动作却不伴随点击感。因此，金属圆盖开关和接触型开关应该合理并用。例如，当多个开关元件排成一列时，开关列中的至少一个开关元件使用金属盖开关，另一个开关元件使用接触型开关。

本发明优选实施例的描述将参照下面图2至4进行。在图2至4中，参数1表示一个键顶；2是一个把键顶1支撑在其上表面的键基；3是处于键基2下端、与支撑键顶1的表面相对的表面上的开关加压突起物。开关元件排列在每个开关加压突起物3的下面，正对着每个开关加压突起物尖端。然而，每个开关元件平行排列在键基2下表面的表面上，开关元件表示在图2B中。

图1(A)和1(B)是后视图与一侧截面图，展示一个常规五向操作键式开关。图1(A)是键基2的后视图，它包括五向操作键式开关的一个部分，这部分被一个大圆圈起。在大圆中的五个小圆里，大圆中间的小圆是用于垂直按压的开关加压突起物3，围绕中大圆中心的小圆的四个圆是用于将键顶推向前方、后方、左方和右方的开关加压突起物3。图1(B)是沿图1(A)的A-A线方向的一侧截面图。图中向左与向右的斜线表示键基2与其它部分相连。键顶1装在键基2的上端表面，键基2的下端表面上，用于使键顶倾斜的开关加压突起物3位于中心开关加压突起物3的左侧和右侧，用来进行垂直按压。

图2(A)和2(B)是后视图和一侧截面图，展示根据本发明的多级五向键式开关。在图2(A)的后视图中，中间部分的圆是用于垂直按压的开关加压突起物3，两个小圆是分别排列在位于中间部分的圆的四面的开关加压突起物3，分别与键顶1倾斜的方向对应。图2(B)的侧截面图显示，位于键基2下端表面的开关加压突起物3的长度各不相同。在图2(B)表示的情况中，靠近中心的突起物3长一些，远离中心的突起物短一些。

图3(A)，3(B)和图4(A)，4(B)展示根据本发明实施例的侧截面图。图3(A)，3(B)和图4(A)，4(B)中的侧截面图乎为便于观看而省略了阴影线，并显示出两种不同结构的多级多向键。图3(A)和3(B)中位于键外侧部分的开关加压突起物3比位于键内侧部分的开关加压突起物3长一些。在图4(A)和4(B)中，位于键内侧的开关加压突起物3比位于键外侧的开关加压突起物3长一些。很明显，图4(A)和4(B)中的键与图2(A)和2(B)中的键结构相同。在每个图中，侧截面图显示出的是图3(A)和4(A)与图3(B)和4(B)相比，其变化在于键顶的倾斜度逐渐增大。

在图3(A)，3(B)和图4(A)和4(B)中，图3(A)和4(A)展示当键顶轻微向右(顺时针方向)倾斜时的情况。在图3(A)和3(B)中，外部突起物3在黑点标示的位置按压开关元件。在图4(A)和4(B)中，内部突起物3在黑点标示的位置按压开关元件。与之相反，在图3(A)，3(B)和图4(A)和4(B)中，图3(B)和4(B)展示当键顶显著向右(顺时针方向)倾斜时的情况。在图3(B)中，内部突起物3以及外部突起物3分别在两个黑点标示的位置按压开关元件。在图4(B)中，分别在两个黑点标示的位置按压开关元件。

如上所述，在图中所示的多级多向操作键式开关中，键顶倾斜度大，一个开关元件先被激活，然后另一个开关元件被激活。所以，一共激活了两个开关元件。因此，具有(0，1，2)值变化范围的多值信号通过一次操纵键顶使其倾斜至某个方向而被输入。进一步说，如果探测到倾斜动作的速度，就能额外输入一个模拟信号。

在常规多向操作键式开关中，只有具有(0，1)两个值变化范围的信号才能通过操纵键顶使其倾斜至某个方向而被输入。与之相反，在使用了根据本发明中的多级多向键的多级多向操作键式开关(本发明中定义的发明)中，可以通过一次操纵键顶使其倾斜而输入以(0，1……n)为值变化范围的多值信号。在此，数字n是位于键顶倾斜方向上的开关加压突起物的数目，也是与突起物尖端对应的开关元件的数目。

根据本发明中定义的发明，由于金属圆盖开关可以纳入多级多向操作键式开关元件种类，所以在使键顶倾斜的操作中可以放心地感觉到点击感。

Claims (6)

1.一种多向操作键，包括：

一个由硬树脂制成的键顶；

一个由弹性体制成的、将键顶装在其表面的键基；

多个开关加压突起物，每个突起物都由与键基相同的材料制成，并从键基与装有键顶的表面相对的下端表面垂直伸出，

其中，开关加压突起物分别位于键顶中心的正下方、围绕键顶中心的多个同心圆与键顶倾斜方向半径的交点位置，其中倾斜方向内开关加压突起物的长度因同心圆不同而长短不一，通过测量开关元件被激活的时间间隔，探测出键顶的倾斜速度；

其中，开关元件位置分别与相应的开关加压突起物对应，在开关元件中，与最长的开关加压突起物对应的开关元件最先被按压，与具有较短长度的开关加压突起物对应的开关元件将在键更加倾斜时，因为先前的那个开关加压突起物弹性形变而顺序地被按压。

2.根据权利要求1的多向操作键，其中位于键基外侧部分的开关加压突起物的长度比位于键基内侧部分的开关加压突起物长。

3.根据权利要求1的多向操作键，其中位于键基内侧部分的开关加压突起物的长度比位于键基外侧部分的开关加压突起物长。

4.一种多级多向操作键式开关，其中开关元件以预定的间距装于与每个开关加压突出物相对的位置，并与根据权利要求1的多级多向操作键的键基下表面分开。

5.根据权利要求4的多级多向操作键式开关，其中开关元件包括金属圆盖开关和接触型开关的任何一种或金属圆盖开关和接触型开关兼备，金属圆盖开关可以通过使用薄锥形金属盘式弹簧的变形进行固定接触从而开启或关闭；接触型开关可以使设置在基片上的固定接触接触金属片或线的任何一种来开启或关闭固定接触，金属片被装在开关加压突起物的尖端，电线则与导电墨水相联。

6.根据权利要求4的多级多向操作键式开关，其中当多个开关元件排成一列时，至少一个开关元件将使用金属圆盖开关，而其它开关元件使用接触型开关。

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