ボタンメカニズム

本発明は、ボタンメカニズムに関するものであって、特に、力フィードバックを生成することができるボタンメカニズムに関するものである。

近年、技術の発展にともない、携帯電話、タブレットコンピュータ、ノート型パソコン、および、スマートフォン等の電子装置が、ますます普遍的になり、且つ、さらに便利で、多機能で、精巧な設計に発展して、ユーザーに多くの選択を提供している。

電子装置は、通常、ハウジング上にボタンを有して、電源や音量を制御している。しかし、ユーザーがボタンを押すとき、ボタンが十分に深く押されて、その機能を達成しているかを知ることができない。

上述の従来の問題点を解決するため、本発明は、力フィードバックを生成することができるボタンメカニズムを提供する。

本発明の一実施態様は、ハウジング、ハウジング上に固定される固定部材、固定部材中に可動で設置される移動部材、移動部材上に設置されるプレス部材、および、固定部材に対して、移動部材を移動させる駆動モジュールを有するボタンメカニズムを提供する。プレス部材が移動部材を押して、移動部材を最初の位置から、第一方向に沿って、第一位置に移動させるとき、駆動部材は、移動部材を、第一位置から、第一方向に沿って、第二位置に移動させる。移動部材が第二位置にあるとき、駆動部材は、移動部材を、第一方向とは反対方向である第二方向に沿って移動させて、プレス部材に衝撃を与える。

いくつかの実施態様において、最初の位置と第一位置間に形成される第一距離と、第一位置と第二位置間に形成される第二距離とは比例する。

いくつかの実施態様において、駆動モジュールはモーターを有する。

いくつかの実施態様において、モーターは、電磁モーターで、コイルと磁性部材を有する。

いくつかの実施態様において、コイルは移動部材上に設置され、磁性部材は固定部材上に設置される。

いくつかの実施態様において、コイルは固定部材上に設置され、磁性部材は移動部材上に設置される。

いくつかの実施態様において、モーターは、圧電モーターで、圧電部材と支柱を有し、支柱は圧電部材に接続し、且つ、移動部材は可動で支柱に接続される。

いくつかの実施態様において、駆動モジュールは第一弾性部を有し、固定部材と移動部材を接続する。

いくつかの実施態様において、駆動モジュールは、移動部材の位置を検出し、駆動モジュールに電気的に接続される位置検出器を有する。

いくつかの実施態様において、位置検出器は、ホールセンサー、磁気抵抗効果センサー、巨大磁気抵抗効果センサー、トンネル磁気抵抗効果センサー、光学エンコーダ、または、赤外線センサーを有する。

いくつかの実施態様において、移動部材が最初の位置にあるとき、移動部材はプレス部材と接触する。

いくつかの実施態様において、移動部材が最初の位置にあるとき、駆動モジュールは、第二方向のプレロードを移動部材に提供する。

いくつかの実施態様において、ボタンメカニズムは、さらに、ハウジングとプレス部材を接続するエラストマーを有する。

いくつかの実施態様において、プレス部材はハウジングに接続され、且つ、可撓性材料を有する。

いくつかの実施態様において、プレス部材、および、ハウジングは一体成型される。

いくつかの実施態様において、移動部材が最初の位置にあるとき、プレス部材は、ハウジング表面と揃えられる。

本発明のボタンメカニズムは、力フィードバックを生成することができ、よって、ユーザーは、プレス操作が終了したことが理解できる。

本発明が充分理解できるように、次に添付図面を参照しながら発明を説明する。

本発明の実施態様による電子装置中のボタンメカニズムである。

図1のx—xに沿った断面図である。

本発明の実施態様によるハウジングがないボタンメカニズムの分解図である。

本発明の実施態様による固定部材を示す図である。

ユーザーがプレス部材を第一方向に押すことを示す図である。

本発明の実施態様による移動部材が第一方向に沿って移動し、前記プレス部材から分離されることを示す図である。

本発明の実施態様による移動部材が第二方向に沿って移動し、前記プレス部材に衝撃を与えることを示す図である。

本発明の別の実施態様による電子装置中のボタンメカニズムを示す図である。

本発明の別の実施態様によるユーザーがプレス部材を第一方向に押すことを示す図である。

本発明の実施態様による移動部材が第一方向に沿って移動し、プレス部材から分離されることを示す図である。

本発明の別の実施態様による移動部材が第二方向に沿って移動し、前記プレス部材に衝撃を与えることを示す図である。

ボタンメカニズム製造と使用が以下で詳細に説明される。しかし、理解できることは、実施態様は、幅広い特定の方法で具体化することができる多くの応用可能な発明概念を提供する。開示される特定の実施態様は、特定の方法で本発明を使用することを説明するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。

別に定義されない限り、ここで使用される全ての技術、および、科学用語は、本発明が属する当業者なら通常理解できる相同の意味を有する。理解できることは、これらの用語、たとえば、通常使用される辞書中で定義される用語は、相関技術、および、本発明の背景と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、特別に定義されない限り、理想化や過度に正式な方式で解釈されるべきではない。

まず、図1を参照すると、電子装置Eは、ボタンメカニズムBを有し、ボタンメカニズムBは、電子装置EのディスプレイパネルDに電気的に接続される。ユーザーがボタンメカニズムBを押すとき、信号がディスプレイパネルDに送信され、ディスプレイパネルDが対応するイメージを表示する。電子装置Eは、たとえば、スマートフォン、または、タブレットである。

図2と図3Aに示されるように、ボタンメカニズムBは、主に、位置検出器100、駆動モジュール200、固定部材300、停止部材400、移動部材500、プレス部材600、少なくとも一つのエラストマー700、および、ハウジング800を有する。位置検出器100は、センサー110と感知物体120を有し、駆動モジュール200は、第一弾性部材210、第二弾性部材220、および、モーターを有する。この実施態様において、上述のモーターは電磁モーターで、且つ、コイル230と少なくとも一つの磁性部材240を有する。

センサー110は、ホールセンサー、磁気抵抗効果センサー (MRセンサー)、巨大磁気抵抗効果センサー (GMRセンサー)、トンネル磁気抵抗効果センサー (TMRセンサー)、光学エンコーダ、または、赤外線センサーである。ホールセンサー、磁気抵抗効果センサー、巨大磁気抵抗効果センサー、または、トンネル磁気抵抗効果センサーがセンサー110として用いられるとき、感知物体120は磁石である。光学エンコーダ、または、赤外線センサーがセンサー110として用いられるとき、感知物体120は反射シートである。

図2、図3A、および、図3Bを参照すると、固定部材300は中空の長方形構造を有し、複数の凹槽310とホール320がそれらの側壁に形成される。駆動モジュール200の磁性部材240が、凹槽310中に設置され、位置検出器100のセンサー110はホール320を通過する。固定部材300は、さらに、複数の係合槽330を有し、停止部材400は複数の係合突起410を有し、係合突起410の外観と位置は、係合槽330の外観と位置に対応する。よって、固定部材300は、係合突起410と係合槽330を結合することにより、停止部材400に結合される。第一弾性部材210は、固定部材300と停止部材400間に固定される。停止部材400はハウジング800上に固定され、よって、固定部材300が停止部材400と結合するとき、固定部材300は、ハウジング800上にも固定される。

さらに、開口420は、停止部材400の中央に形成され、移動部材500は開口420を通過する。

移動部材500は、本体510とキャリア520を有する。本体510はキャリア520上に固定され、キャリア520は、本体510を囲む。本体510がプレス部材600に衝撃を与え、ユーザーは、力フィードバックを感じる。よって、本体510は、寸法と重量が大きい。たとえば、図2に示されるように、本体510の高さは、キャリア520を超過し、且つ、固定部材300の高さと停止部材400の高さを足したものより大きい。本体510の上端511は、固定部材300上表面から突出して、プレス部材600に衝撃を与えやすい。本体510の下端512は、停止部材400の開口420を通過して、移動部材500の重量を増加する。

駆動モジュール200のコイル230は、移動部材500のキャリア520上に設置され、キャリア520を囲む。位置検出器100の感知物体120も、キャリア520上に設置され、センサー110に対応する。よって、移動部材が移動するとき、コイル230と感知物体120が移動する。

図2に示されるように、第一弾性部材210と第二弾性部材220は、それぞれ、移動部材500の両側 (または、固定部材300の両側)に設置され、第一弾性部材210と第二弾性部材220はともに、固定部材300と移動部材500を接続する。よって、この実施態様において、移動部材500は、第一と第二弾性部材210と220により、固定部材300の中空構造中に吊り下げられる。

注意すべきことは、この実施態様において、磁性部材240が、固定部材300の四辺に設置され、駆動モジュール200のモーターが大きい力を提供して、移動部材500を固定部材に対し移動させることである。しかし、磁性部材240の数量と寸法は必要に応じて調整することができる。他の実施態様において、コイル230は固定部材300上に設置され、磁性部材240は、移動部材500のキャリア520上に設置される。移動部材500が移動するとき、磁性部材240が移動する。他の実施態様において、移動部材500上に設置される磁性部材240は、位置検出器100の感知物体120として用いられる。これにより、ボタンメカニズム中の素子が減少する。

いくつかの実施態様において、第一弾性部材210、または、第二弾性部材220が省略されてもよく、または、それらの両方が省略されてもよい。移動部材500は、電磁モーターにより、固定部材300の中空構造中に吊り下げられる。さらに、いくつかの実施態様において、固定部材300と停止部材400が一体成型され、移動部材500の本体510とキャリア520が一体成型される。

図2と図3Aを参照すると、プレス部材600は移動部材500に接続し、エラストマー700を介してハウジング800に接続する。注意すべきことは、この実施態様において、プレス部材600がユーザーによりプレスされないとき、移動部材500は最初の位置にあり、駆動モジュール200は上方のプレロード(前負荷)(図4Cに示される第二方向A2)を移動部材500に提供し、よって、移動部材500とプレス部材600間にギャップがなく、移動部材500はプレス部材600に接触していることである。さらに、図2に示されるように、移動部材500が最初の位置にあるとき、プレス部材600は、ハウジング800表面810に揃えられて、外観を一体化する。

いくつかの実施態様において、プレス部材600は、ハウジング800上に直接固定され、且つ、可撓性材料を有する。この場合、ユーザーがプレス部材600を押すとき、プレス部材が変形する。エラストマー700が省略される。いくつかの実施態様において、プレス部材600とハウジング800は一体成型される。

図4Aを参照すると、ユーザーがプレス部材600を押すとき、プレス部材600は、移動部材500を押して、最初の位置から、第一方向A1に沿って、第一位置に、移動部材500を移動させる。続いて、図4Bに示されるように、位置検出器100が、移動部材500が第一位置で停止することを検出するとき、位置検出器100は信号を駆動モジュール200に送信し、駆動モジュール200のモーターは、移動部材500を駆動して、第一位置から、第一方向A1方向に沿って、第二位置に移動させ、プレス部材600から分離する。最後に、図4Cに示されるように、駆動モジュール200の第一弾性部材210、第二弾性部材220、および、モーターは、移動部材500を、第一方向A1と反対である第二方向A2に沿って移動させて、プレス部材600に衝撃を与える。ユーザーが、移動部材500からの衝撃を感じるとき、プレス操作が終了したことが理解できる。

プレス部材600がユーザーにより押されないとき、エラストマー700の復元力により、プレス部材600を押し、第二方向A2に沿って移動させ、プレス部材600を図2に示される位置に戻す。さらに、駆動モジュール200は、移動部材500に、第二方向A2のプレロードを提供するので、移動部材500も最初の位置に戻ることができる。

注意すべきことは、第一距離が最初の位置と第一位置の間に形成される距離とされ、第二距離が第一位置と第二位置の間に形成される距離とされることである。この実施態様において、第一距離と第二距離は比例する。よって、押す深さが異なると、移動部材500からの衝撃力も異なる(大きい第二距離は大きい衝撃力を生成することができる)。これにより、ユーザーは、プレス部材600がどのくらいの深さまで押されたかを知ることができる。

図5を参照すると、別の実施態様において、駆動モジュール200’のモーターは圧電モーターで、圧電部材250、支柱260、および、ガイドロッド270を有する。移動部材500は、可動で、支柱260とガイドロッド270上に設置され、支柱260と圧電部材250は接続する。

図6Aに示されるように、ユーザーがプレス部材600を押すとき、プレス部材600は、移動部材500を押して、最初の位置から、第一方向A1に沿って、第一位置に移動させる。続いて、図6Bに示されるように、位置検出器100が、移動部材500が第一位置で停止することを検出するとき、位置検出器100は、信号を駆動モジュール200’に送信する。駆動モジュール200’の圧電モーターは、移動部材500を、第一位置から、第一方向A1に沿って、第二位置に移動させる。最後に、図6Cに示されるように、駆動モジュール200’の圧電モーターは、移動部材500を、第二方向A2に沿って移動させて、プレス部材600に衝撃を与える。ユーザーが移動部材500からの衝撃を感じるとき、プレス操作が終了したことが理解できる。

総合すると、本発明のボタンメカニズムは、ユーザーがプレス部材を押して、移動部材を移動させるとき、位置検出器がそれらの位置を検出するとともに、信号を駆動モジュールに送信することができる。駆動モジュールは移動部材を移動させて、プレス部材に衝撃を与える。ユーザーは、プレス操作が終了したことを理解できる。

本発明のいくつかの実施態様とそれらの長所が詳細に記述されているが、理解できることは、本発明の精神を逸脱しない限り、各種変動、代替、および、修飾が可能である。当業者なら理解できるように、本発明の範囲内で、開示される多くの特徴、機能、プロセス、および、材料は変化する。さらに、本発明の範囲は、明細書中で記述される特定の実施態様のプロセス、機械、製造、物質組成、装置、方法、および、ステップに制限されない。当該技術を熟知する者なら誰でも、開示内容から、現行の、または、未来に発展するプロセス、機器、製造、物質組成、装置、方法、および、ステップを理解することができ、ここで記述される対応する実施態様において、ほぼ同じ機能を実行する、または、ほぼ同じ結果を達成することができれば、本開示に基づいて使用することができる。したがって、本発明の範囲は、上述のプロセス、機器、製造、物質組成、装置、方法、および、ステップを含む。このほか、各請求項は、個別の実施態様を構成し、且つ、本発明の保護範囲は、各請求項範囲、および、実施態様の組み合わせも含む。

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

100…位置検出器 110…センサー 120…感知物体 200、200’ …駆動モジュール 210…第一弾性部材 220…第二弾性部材 230…コイル 240…磁性部材 250…圧電部材 260…支柱 270…ガイドロッド 300…固定部材 310…凹槽 320…ホール 330…係合槽 400…停止部材 410…係合突起 420…開口 500…移動部材 510…本体 511…上端 512…下端 520…キャリア 600…プレス部材 700…エラストマー 800…ハウジング 810…表面 A1…第一方向 A2…第二方向 B…ボタンメカニズム D…ディスプレイパネル E…電子装置