一種產生兩次觸感撞擊音及光電控制一體式輸入設備開關模組的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子裝置輸入設備的技術領域，特別涉及一種產生兩次觸感撞擊音及光電控制一體式輸入設備開關模組。
【背景技術】
[0002]機械鍵盤(英文:Mechanical Keyboard)或叫機械軸鍵盤，是一種目前市面上比較流行的鍵盤的類型，從結構來說，機械鍵盤的每一顆按鍵都有一個單獨的Switch(也就是開關)來控制相連電路的閉合，這個開關也被稱為“軸”，由于每一個按鍵都由一個獨立的微動機構組成，因此按鍵段落感較強，從而產生適用于游戲娛樂的特殊手感，故而通常作為比較昂貴的高端游戲的計算機外設，亦是程序員的理想設備。從鍵盤出現的早期一直發展到現在，機械鍵盤并沒有消失，一直作為高端產品的代表發展到今天，機械鍵盤的按壓段落感和本身的特性是無法被淹沒的，所以當機械鍵盤經歷了繁榮、沒落之后，如今的現狀是，越來越多電腦的使用者和游戲玩家，對使用電腦的舒適度、手感、品質提出了更高的要求，作為計算機外設之一的鍵盤也出現了一些變化，機械鍵盤不再只是發燒友的最愛，而且開始被越來越多的追求品質和手感的朋友所認可。
[0003]當前全球市場上所有的機械軸鍵盤開關，其產生的按壓段落感(即咔嚓的擊鍵音，英文稱為Click)聲音只有一個撞擊音，或是并無按壓段落感(Click)聲音。現有技術與產品(如一個1953年成立至今的德國品牌的機械軸鍵盤開關制造商CHERRY ELECTRICALPRODUCTS CORPORAT1N的產品)均無法給電競游戲用戶提供多種不同撞擊音的按壓感，直接影響使用效率與使用者心情。圖1為公開號為US446716、CHERRY公司公布的一個機械式鍵盤開關模組的專利(記為對比文件I)，其為現有技術的主要代表，目前市場上的主流產品均延續或參照這種結構來設計和生產。其由上蓋11、鍵軸12、與鍵軸一起聯動的活動滑塊13、金屬彈片20、固定片21、觸點25、彈簧16、以及下蓋10組成。其產生擊鍵聲的原理為:中心軸組件12和13在受力下壓時，當活動滑塊13的凸起部位37和38越過金屬彈片20的谷峰31時，這活動滑塊13在金屬彈片20反向作用力的推動下，這活動滑塊急劇地向下方滑動，在慣性力的作用下活動滑塊與位于中心軸兩側的下方卡扣46快速接觸，從而產生下壓時觸動段落感的一次撞擊聲音。CHERRY專利的設計，這中心軸組件的活動滑塊凸起部位37和38的輪廓，其是由一水平線與帶有夾角的輪廓線形成一個鈍角狀的凸起裝置，其角度約為55?75度。當按鍵放松，彈簧向上回彈時，在彈簧的作用下中心軸組件12和13向上回彈，當中心軸組件的活動滑塊凸起部位37和38越過金屬彈片20的谷峰31時，由于凸起部位37和38的輪廓形狀的因素，其輪廓的角度設置不適配與金屬彈片的斜度作向上方向的滑動，不能使活動滑塊作向上方向快速運動，從而無法產生回彈時的段落感及二次撞擊聲音。
[0004]圖2 (a)和圖2 (b)分別為一種CHERRY最新的機械軸鍵盤開關產品及目前市面上比較流行的機械軸鍵盤開關公知技術產品(記為對比文件2)的等軸側結構分解圖及正視結構分解圖，其結構與公開號US446716的專利基本一致，只是將鍵軸的形狀改為了十字鍵軸，以及活動滑塊的凸起形狀加了一些改進，使得擊鍵聲比較清脆、按鍵段落感較強。其由上蓋1、十字鍵軸2、活動滑塊3、彈簧4、固定片5、金屬彈片6、以及下蓋7組成。所述的活動滑塊3，其側面的凸起部位做了一些改進，其改為具有兩個波峰形狀的凸起31及32，以產生比較好的段落感。金屬彈片6的形狀也做了改進，使得下壓和上升的動作比較順暢。所述的固定片5，其也為金屬材料，其上面有一凸出的觸點51，其與按鍵開關的控制電路連接在一起。圖3 (a)和圖3(b)分別為CHERRY產品及現有公知技術的俯視圖及等軸側視圖。
[0005]將CHERRY產品及現有公知技術的機械軸鍵盤開關模組沿著圖3(a)中俯視圖的A-A及B-B的方向剖開。圖4為CHERRY產品及現有公知技術的機械軸鍵盤開關模組沿A-A方向的剖視圖，圖5為CHERRY產品及現有公知技術的機械軸鍵盤開關模組沿B-B方向的剖視圖。
[0006]圖6為CHERRY產品及現有公知技術的機械軸鍵盤開關模組，當中心軸活動組件未有受力下壓、彈簧處于上升靜止的初始狀態，其沿A-A方向的剖視圖。該模組在中心軸活動組件未有受力下壓時，此金屬彈片6的谷峰位置61到按鍵回彈時最后接觸的活動滑塊的凸起部位32的距尚Hl小于1.00mm。此時活動滑塊的凸起部位32頂住金屬彈片6，金屬彈片6的谷峰61與固定片5的凸出觸點51相分開，鍵盤開關的電路處于斷開狀態。
[0007]圖7為CHERRY產品及現有公知技術的機械軸鍵盤開關模組當中心軸活動組件受力下壓時的狀態，其沿A-A方向的剖視圖。當中心軸活動組件在受力下壓，當活動滑塊3的凸起部位31越過金屬彈片6的谷峰位置61時，這活動滑塊3在金屬彈片6的反向作用力的推動下，活動滑塊3急劇地向下方滑動，在慣性力的作用下活動滑塊3與位于中心軸2的兩側的下方卡扣平面22快速接觸，從而產生下壓時觸動段落感的一次撞擊聲音。圖中按鍵上方的箭頭表示中心軸活動組件受力下壓。
[0008]圖8為CHERRY產品及現有公知技術的機械軸鍵盤開關模組當中心軸活動組件受力下壓到底時的狀態，其沿A-A方向的剖視圖。這時候中心軸活動組件2和3與金屬彈片6脫離接觸，金屬彈片6的谷峰61與固定片5的凸出觸點51相接觸，與固定片5相連的電路處于導通狀態。
[0009]圖9為CHERRY產品及現有公知技術的機械軸鍵盤開關模組當中心軸活動軸組件開始回彈，活動滑塊3與金屬彈片6開始接觸的狀態，其沿A-A方向的剖視圖。當按鍵放松，彈簧向上回彈時，在彈簧彈力的作用下，十字鍵軸2及活動滑塊3開始向上移動，這時活動滑塊3的第一個凸起部位31與金屬彈片6的谷峰61又開始接觸。
[0010]圖10為CHERRY產品及現有公知技術的機械軸鍵盤開關模組，中心軸活動組件回彈上升至初始的位置狀態，其沿A-A方向的剖視圖。其中心軸活動組件的活動滑塊凸起部位32在越過金屬彈片6的谷峰61后，活動滑塊的頂部靠近"B"面處無活動的空間，無法產生二次撞擊音。所述的”B”面，其與圖2及圖5中的位于中心軸2兩側的上方卡扣21處于同一平面，其用來限制活動滑塊3向上移動的范圍。從按鍵下壓到底，至按鍵回彈至上升靜止的狀態，其移動距離H2約為3.45mm。所述的CHERRY產品及現有公知技術的機械軸鍵盤開關模組，其不能產生二次撞擊音的進一步的原因為:所述中心軸活動組件的活動滑塊凸起部位32的輪廓，其是由一水平線與帶有夾角的輪廓線形成一個鈍角狀的凸起裝置，角度Φ約為55?75度。在彈簧的作用下中心軸組件向上回彈，當中心軸活動組件的活動滑塊3的凸起部位31和凸起部位32越過金屬彈片6的谷峰61時，由于凸起部位31及32的輪廓形狀的因素，其輪廓的角度設置與金屬彈片的斜度不適配，金屬彈片不能產生向上的反向作用力，其不能使活動滑塊作向上方向快速運動，從而無法產生回彈時的段落感及二次撞擊聲音。相反，凸起部位31及32的向下方傾斜的輪廓形狀決定了金屬彈片6只產生向下的反向作用力，阻礙其向上回彈。

【發明內容】

[0011]本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種產生兩次觸感撞擊音及光電控制一體式輸入設備開關模組。
[0012]本發明的目的通過下述技術方案實現:
[0013]—種產生兩次觸感撞擊音及光電控制一體式輸入設備開關模組，包括上蓋、中心軸活動組件、第一金屬彈片、第二金屬彈片、彈簧、第一光學元件、第二光學元件、第一小孔光闌、第二小孔光闌、光發射器件、光接收器件、下蓋、以及PCB印刷電路板，其中所述第一小孔光闌及第二小孔光闌設置于下蓋上，所述光發射器件及光接收器件設置于PCB印刷電路板上，其中中心軸活動組件包括中心鍵軸和活動滑塊，其可以隨著手指的按鍵動作進行下壓和回彈；
[0014]位于所述中心鍵軸的兩側分別為發聲機構和控制機構，其中所述發聲機構位于所述中心鍵軸一側，包括所述活動滑塊的一個凸起部位及第二金屬彈片，用來產生按鍵的撞擊音；所述控制機構包括中心鍵軸的一個凸起部位、第一光學元件、第二光學元件、第一小孔光闌、第二小孔光闌、第一金屬彈片及其邊緣折彎一定角度的擋光片、光發射器件及光接收器件組成，用來控制光路通道的斷開或者導通。
[0015]優選的，所述發聲機構產生按鍵的撞擊音是指按鍵下壓及回彈時各分別產生一次撞擊音，當按鍵受力下壓時，所述中心軸活動組件的活動滑塊凸起部位越過所述第二金屬彈片的谷峰時，所述活動滑塊的凸起部分在所述第二金屬彈片的反向作用力的推動下，急劇地向下方滑動，在慣性力的作用下所述活動滑塊與位于所述十字鍵軸兩側的下方卡扣快速接觸，從而產生按鍵下壓時的第一次撞擊音；在所述中心軸活動組件上升回彈時，當所述活動滑塊的凸起部位越過位于所述中心鍵軸一側的第二金屬彈片的峰谷時，由于所述第二金屬彈片的反向作用力促使推動所述活動滑塊及中心鍵軸向上快速上行，加快回彈的速度，在慣性力的作用下所述活動滑塊的凸起部位與位于所述中心鍵軸兩側的上方卡扣快速接觸，并產生第二次撞擊音。
[0016]優選的，所述活動滑塊為一側未封閉的“C”字形結構，其側面有一個大于號“〉”形狀的凸起部位，此凸起部位的輪廓角度Θ為90?150度。
[0017]優選的，所述凸起部位的輪廓角度Θ為115度。
[0018]優選的，所述活動滑塊的材料為塑膠樹脂、金屬材料或陶瓷材料，以得到不同效果的觸動感撞擊音。
[0019]優選的，所述活動滑塊通過設計為不同的凸起特征，以產生多個撞擊音，并通過改變撞擊音行程的空間距離，調整出來不同音階及撞擊頻率的撞擊音。
[0020]優選的，當所述開關模組在按鍵上升的初始狀態、所述中心軸活動組件未有受力下壓時，所述第二金屬彈片的谷峰頂點位置到回彈時最后接觸的所述活動滑塊的凸起部位131 的距離 LI 為 1.10 ?2.30mmo
[0021]優選的，當所述開關模組在按鍵放松、所述中心軸活動組件在所述彈簧的作用下向上回彈時，所述活動滑塊的凸起部位到越過第二金屬彈片分離的位置兩者之間的距離L2為1.60?3.30mm ;所述活動滑塊的凸起部位在越過第二金屬彈片后，其上方位置存有的活動空間L3為0.5?0.6mm。
[0022]優選的，所述控制機構通過所述中心軸活動組件的上下運動使得位于所述十字鍵軸的一個凸起部位觸動位于第一金屬彈片的邊緣折彎一定角度的擋光片作切割光路通道的進退伸縮動作，從而實現光路通道的導通和斷開；
[0023]其中，所述第一光學元件、第一小孔光闌及光發射器件同位于所述擋光片的一側，所述第二光學元件、第二小孔光闌及光接收器件同位于所述擋光片的另一側。
[0024]優選的，所述第一光學元件為第一棱鏡，其下方為準直菲涅爾面，用于將入射的光線進行準直射向上方，其上方為全反射傾斜平面，其用于將下方入射過來的準直光線向右轉折射出；所述第二光學元件為第二棱鏡，其上方為全反射傾斜平面，其下方為聚光用的菲涅爾面，所述第二棱鏡用于將從左側入射光來的準直光線往下轉折。
[0025]優選的，所述控制機構的控制原理為:
[0026]當所述中心軸活動組件在受力下壓時，位于所述十字鍵軸另一側的凸起部位將所述第一金屬彈片向外側擠壓，其邊緣位置折彎90度的擋光片由擋在所述第一棱鏡和所述第二棱鏡之間的光路中的位置，被十字鍵軸的凸起部位推開此時從所述光發射器件發出的光線，經過所述第一棱鏡下邊的菲涅爾面準直后入射到上方