按鍵結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于電子設(shè)備的按鍵結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子設(shè)備的按鍵的使用需要滿足3個(gè)條件。一是按鍵的中心凸點(diǎn)與電子產(chǎn)品上的 開關(guān)觸點(diǎn)需要硬接觸;二是按壓力方向應(yīng)貫穿中心凸點(diǎn)和開關(guān)觸點(diǎn)；三是按鍵的中心凸點(diǎn) 與開關(guān)觸點(diǎn)之間應(yīng)預(yù)留一定間隙。
[0003] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種按鍵的結(jié)構(gòu)示意圖，該按鍵利用分段式橡膠100為中心凸 點(diǎn)200提供回彈力；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的另一種按鍵的結(jié)構(gòu)示意圖，按鍵采用一體橡膠300作 為彈性元件，即整個(gè)按鍵的主體為橡膠，橡膠的一側(cè)邊半包裹金屬片400并形成中心凸點(diǎn) 500 〇
[0004] 上述兩種結(jié)構(gòu)的按鍵均能夠在按壓力的作用下，中心凸點(diǎn)與開關(guān)觸點(diǎn)接觸，在撤 銷按壓力后，在橡膠的回彈力的作用下，中心凸點(diǎn)與開關(guān)觸點(diǎn)分離，從而實(shí)現(xiàn)按鍵的基礎(chǔ)功 能。
[0005] 然而，上述結(jié)構(gòu)的按鍵所需的按壓力或回彈力不可預(yù)知，也就是說在按鍵的設(shè)計(jì) 階段并不容易根據(jù)按鍵的結(jié)構(gòu)和尺寸計(jì)算出按鍵所需的按壓力或回彈力。只有當(dāng)按鍵制造 完成后，通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)和尺寸修正，才能獲得合適的符合客戶要求的按壓力或回彈力，這勢(shì) 必增加了按鍵設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，增加了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種在設(shè)計(jì)階段便能預(yù)知按 壓力(或回彈力）的按鍵結(jié)構(gòu)，從而對(duì)按鍵的操作實(shí)現(xiàn)了量化。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0008] -種按鍵結(jié)構(gòu)，用于電子設(shè)備，包括按鍵和金屬桿，所述金屬桿的兩端分別與所述 按鍵和所述電子設(shè)備的機(jī)殼連接，所述金屬桿為兩端形成有插腳的U型桿，兩所述插腳分別 插接并固定于所述按鍵和所述機(jī)殼中；當(dāng)向所述按鍵施加按壓力時(shí)，所述金屬桿產(chǎn)生撓曲 變形，當(dāng)撤銷按壓力時(shí)，所述金屬桿回彈以使所述按鍵復(fù)位。
[0009] 優(yōu)選地，兩所述插腳成角度設(shè)置以使所述U型桿在安裝時(shí)形成一定預(yù)緊力。
[0010]優(yōu)選地，所述插腳位于機(jī)殼一端以埋設(shè)方式固定。
[0011]優(yōu)選地，所述按鍵具有用于與所述電子設(shè)備的開關(guān)接觸的觸壓面，所述金屬桿與 所述按鍵的觸壓面成夾角α設(shè)置。
[0012] 優(yōu)選地，所述夾角α根據(jù)所述按鍵的行程和按壓力以及所述金屬桿的直徑和長(zhǎng)度 獲得。
[0013] 優(yōu)選地，若所述金屬桿為一個(gè)，所述金屬桿與所述按鍵的觸壓面的夾角α設(shè)置范圍 為32°-43°，若所述金屬桿為兩個(gè)，且對(duì)稱設(shè)置，所述金屬桿與所述按鍵的觸壓面的夾角α設(shè) 置范圍為31°-44°。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的按鍵結(jié)構(gòu)的有益效果是:本發(fā)明的按鍵利用金屬桿作 為彈性元件，該金屬桿的結(jié)構(gòu)和力學(xué)參數(shù)相對(duì)確定，該金屬桿相當(dāng)于懸臂梁，按鍵的按壓力 (或回彈力)和行程實(shí)際上為懸臂梁端部所受的力以及在該力作用下懸臂梁所產(chǎn)生的撓度， 因此，根據(jù)材料力學(xué)原理，可建立按鍵的行程與按壓力（或回彈力）的關(guān)系，從而在已知按鍵 行程的情況下計(jì)算出按壓力（或回彈力），使在按鍵的設(shè)計(jì)階段便能夠預(yù)知按鍵的按壓力 (或回彈力），從而方便的設(shè)計(jì)出具有令客戶滿意的觸壓感的按鍵。
【附圖說明】
[0015] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種按鍵的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中另一種按鍵的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖3為本發(fā)明的按鍵結(jié)構(gòu)的爆炸視圖；
[0018] 圖4為本發(fā)明的按鍵結(jié)構(gòu)的裝配視圖
[0019] 圖5為本發(fā)明的按鍵結(jié)構(gòu)的金屬桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖6為本發(fā)明的按鍵結(jié)構(gòu)的金屬桿的受力示意圖；
[0021 ]圖7為本發(fā)明的按鍵結(jié)構(gòu)的金屬桿的受力分析圖。
[0022]圖中：
[0023] 10-金屬桿；11-插腳;20-按鍵;21-觸壓面;30-機(jī)殼。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方 式對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0025] 如圖3和圖4所示，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種按鍵結(jié)構(gòu)，用于微型計(jì)算機(jī)、筆記本 電腦、平板電腦等電子設(shè)備上，用于控制電子設(shè)備上的開關(guān)，如控制電子設(shè)備的音量開關(guān)。
[0026] 現(xiàn)有技術(shù)中的按鍵雖然能夠具有按鍵的基礎(chǔ)功能，如具有可按壓和回彈功能，但 所需按壓力和回彈力在按鍵的設(shè)計(jì)階段無法預(yù)知，其原因在于：
[0027] 1、按鍵采用橡膠作為彈性元件，橡膠材料的力學(xué)特性，特別是彈性模量不穩(wěn)定，容 易受到橡膠的密實(shí)度、溫度、氧化、疲勞等因素影響；
[0028] 2、按鍵本身的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，不易甚至無法獲得有利于力學(xué)分析的力學(xué)模型。
[0029] 基于上述兩點(diǎn)原因，現(xiàn)有技術(shù)中的按鍵在設(shè)計(jì)階段無法通過力學(xué)分析預(yù)知按鍵所 需按壓力(或回彈力）。
[0030] 如圖4所示，本發(fā)明的按鍵結(jié)構(gòu)包括按鍵20和金屬桿10,該金屬桿10的兩端分別與 按鍵20和電子設(shè)備的機(jī)殼30連接，且金屬桿10與機(jī)殼30為固定連接以限制金屬桿10以連接 點(diǎn)為中心繞機(jī)殼30轉(zhuǎn)動(dòng)。如此，金屬桿10相當(dāng)于一端與機(jī)殼30固定連接的懸臂梁，當(dāng)向按鍵 20施加按壓力時(shí)，金屬桿10產(chǎn)生撓曲變形，當(dāng)撤銷按壓力時(shí)，金屬桿10回彈以使按鍵20復(fù) 位。
[0031] 本發(fā)明的按鍵20利用金屬桿10作為彈性元件，該金屬桿10的結(jié)構(gòu)和力學(xué)參數(shù)相對(duì) 確定，如圖7所示，該金屬桿10相當(dāng)于懸臂梁，按鍵20的按壓力（或回彈力）和行程實(shí)際上為 懸臂梁端部所受的力以及在該力作用下懸臂梁所產(chǎn)生的撓度，因此，根據(jù)材料力學(xué)原理，可 建立按鍵20行程與按壓力(或回彈力）的關(guān)系，從而在已知按鍵20行程的情況下計(jì)算出按壓 力（或回彈力），使在按鍵20的設(shè)計(jì)階段便能夠預(yù)知按鍵20的按壓力（或回彈力），從而方便 的設(shè)計(jì)出具有令客戶滿意的觸壓感的按鍵20。
[0032]如圖5所示，為方便按鍵20拆裝，金屬桿10為兩端形成有插腳11的U型桿，兩插腳11 分別插接于按鍵20和機(jī)殼30中。
[0033]如圖5所示，為能夠使U型桿與機(jī)殼30形成一定預(yù)緊力，兩插腳11之間成角度設(shè)置， 夾角為β。
[0034]為防止U型桿相對(duì)于機(jī)殼30轉(zhuǎn)動(dòng)，插腳11與機(jī)殼30插接并埋設(shè)于機(jī)殼30中。
[0035]如圖6所示，為增加按鍵20的觸壓感，按鍵20具有用于與電子設(shè)備的開關(guān)接觸的觸 壓面21，金屬桿10與按鍵20的觸壓面21成角度設(shè)置，夾角為α。
[0036]下面介紹如何根據(jù)材料力學(xué)原理建立按鍵20的行程S與按壓力F(或回彈力）的關(guān) 系。
[0037] 1、如圖6所示，建立受力分析模型。
[0038]以單個(gè)金屬桿10的軸線作為X軸，以垂直于金屬桿10的軸線作為Υ軸，以金屬桿10 與機(jī)殼30的連接點(diǎn)作為原點(diǎn)A，金屬桿10與按鍵20的接觸面的夾角為α，按鍵20的按壓力F與 接觸面垂直，并作用于金屬桿10與按鍵20的連接點(diǎn)Β。
[0039] 2、如圖7所示，簡(jiǎn)化為懸臂梁模型。
[0040] 3、受力分析。
[0041 ] 3.1、由梁的整體平衡分析可得：
[0042] FX=F sina,Fy = F cosa
[0043] 3.2、計(jì)算B點(diǎn)在Y方向的位移：
[0044] X截面的彎矩方程為：
[0045] M(x)=-Fy(l-x)=Fy(x-l) (1)
[0046] 撓曲線的近似微分方程為：
[0047]
ΙΙΛ ι:Λ- (2)
[0048] 撓度轉(zhuǎn)角關(guān)系為：
[0049] … (3)
[0050] 公式（1)帶入公式(2)可得：
[0051] ,、 (4)
[0052] 對(duì)微分方程進(jìn)行積分一次得轉(zhuǎn)角方程為：
[0053] … (5)
[0054] 再積分一次得撓度方程為：
[0055] ... (6)
[0056]位移邊界條件為：
[0057]
[0058] 代入公式(5)和(6)求解積分常數(shù)為：
[0059] , x(7)[0060] 確定轉(zhuǎn)角方程和撓度方程分別為：
[編] ⑶
[0062] ? . . (9)[0063] B點(diǎn)的轉(zhuǎn)角和B點(diǎn)的Y向位移為：
[0064] (10)
[0065] 3.3、計(jì)算B點(diǎn)在X方向的位移：[0066]利用胡克定律得：
[0067] ,,λ (11)
[0068] 3.4、計(jì)算單個(gè)金屬桿10的撓度
[0069] 由（10)和(11)可知最大撓度VI以及夾角α為：
[0070]