具有用于用户接口中的键帽的底座的双射注塑成型外壳 |
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| 申请号 | CN201380032400.4 | 申请日 | 2013-06-14 | 公开(公告)号 | CN104395861B | 公开(公告)日 | 2017-08-15 |
| 申请人 | 家居控制新加坡私人有限责任公司; | 发明人 | K.H.吴; | ||||
| 摘要 | 一种具有带有顶部零件的 外壳 的设备，该外壳容纳形成设备的用户 接口 的一个或多个可按压键。每个特定键具有特定键帽。顶部零件由较硬塑料元件和较软 橡胶 层以双射 注塑成型 工艺 来形成。较硬塑料元件具有被较软橡胶层占据的一个或多个开口。较硬塑料元件具有安置在较软橡胶层的特定孔中的特定插脚。特定键帽具有底面，该底面带有被配置用于与特定插脚接合的特定突出套筒。特定键的底面和较软橡胶层的顶面处的区域具有被配置用于使键帽相对于顶部零件准确取向的互补成形的轮廓。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种设备（100），具有被配置用于通过用户的手动交互的用户接口，所述设备包括： |
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| 说明书全文 | 具有用于用户接口中的键帽的底座的双射注塑成型外壳技术领域[0001] 本发明涉及一种包括被配置用于用户与设备的手动交互的用户接口的设备，其中设备具有容纳用户接口的外壳，用户接口包括一个或多个键，并且键中的每个特定键具有特定键帽。本发明还涉及一种用于在这样的设备中使用的外壳和用于在这样的设备中使用的顶部零件。 背景技术[0002] 前序内容中所指定的类型的设备在本领域中是众所周知的。这样的设备的示例有：诸如远程控制设备、视频游戏控制器和移动电话之类的手持式电子设备，用于文本输入或播放音乐的键盘，汽车的仪表盘处或门处的开关等等。 [0003] 如果基板面对于容纳键帽而言是不足的，或者如果键帽的空间分布需要遵从审美要求，则要求键帽的准确定位以便充分利用可用空间或者以便向键帽的空间布置提供精确的规则字符。这尤其与所谓的“钢琴键布置”相关。 [0004] 表述“钢琴键布置”指示键帽的布局，其中键帽形成视觉上规则的一维阵列或者视觉上规则的二维阵列，其中键帽自身是平坦的，并且其中键帽中的相邻键帽由相对非常窄的间隙分离。钢琴键帽的布局要求键帽的准确大小调整和准确安装，这是因为键帽中的相邻键帽对之间的取向或高度中的任何差异容易被用户注意到。该差异然后可能妨碍钢琴键布局的令人愉悦的审美或者可能干扰用户接口的操作。 发明内容[0005] 本发明的目标是提供一种具有对于这样的钢琴键布置而言尤其具吸引力的用户接口的设备。 [0006] 更具体而言，本发明涉及一种包括被配置用于用户与设备的手动交互的用户接口的设备。设备具有容纳用户接口的外壳。用户接口包括一个或多个键。键中的每个特定键具有特定键帽。外壳包括顶部零件，所述顶部零件包括较硬塑料元件和较软橡胶层（例如，硅树脂）。较硬塑料元件具有被较软橡胶层占据的一个或多个开口。顶部零件以双射注塑成型工艺来制作。较软橡胶层具有特定孔。较硬塑料元件具有安置在特定孔中的特定插脚（pin）。特定键帽具有底面，其带有被配置用于例如通过卡扣与特定插脚接合的特定突出套筒。特定键的底面和较软橡胶层的顶面处的区域具有被配置用于使键帽相对于顶部零件准确取向的互补成形的轮廓。 [0007] 本发明的设备具有将较硬塑料元件和较软橡胶层组合以形成用于钢琴键布置的整齐地布置的基础的设计。较软橡胶层用作用于键帽的底座。双射注塑成型工艺被用于将较软橡胶层与较硬塑料元件物理地集成，因此形成顶部零件。插脚的尺寸遵循工艺装备中的预指定尺寸并且在长期使用期间将不受影响。标准生产方法可以用于制造塑料键帽以及键帽到其底座的组装。组装仅需要将键帽插到通过较软橡胶层中的孔可接近的所指派的插脚上。较软橡胶层充当垫层并且夹紧键帽以防止错位和意外移动。设计是紧凑的并且将对具有较平滑线条的吸引人的外表有贡献。 [0008] 本发明中的设备的设计的优点是各式各样的，并且还影响设备的鲁棒性。例如，相对于常规设计而言设备的总成本由于浪费较少的材料和牵扯到较少的材料而降低。工艺装备是较不昂贵的。组装成本由于组装期间需要较少的夹具和器具而降低。邻近键帽之间的间隙可更好地控制。邻近键之间以及键帽和周围外壳之间的高度中的差异可更好地控制。设备被更好地装备以用于抵挡溢在键帽之上的液体，这是因为不存在液体可通过其经由用户接口而滴入设备的内部结构的剩余开口。 [0010] 通过使较软橡胶层覆盖肋，致动键所要求的力不仅由较软橡胶层的弹性而且由在肋经受横向变形时肋的弹性来控制。然后，可以调节肋的宽度和/或高度以便提供关于所要求的力的期望行为。 [0012] 本发明以示例的方式并且参考附图更详细地进行解释，其中： [0013] 图1是本发明中的设备的图； [0014] 图2是与键帽分离的外壳的顶部零件的图； [0015] 图3是图示键帽的底面的图； [0016] 图4是示出顶部零件的较软橡胶层的上面处的轮廓的图； [0017] 图5是顶部零件的较硬塑料元件的上面的图； [0018] 图6是顶部零件的下面的图； [0019] 图7、8、9和10是本发明中的设备的侧剖面的图；以及 [0020] 图11、12、13和14是图示从其主要部件组装设备的图。 [0021] 贯穿附图，由相同的参考数字来指示类似或对应的特征。 具体实施方式[0022] 图1是根据本发明的设备100的图。图1中所图示的设备100是手持式设备，在这种情况中是用于控制例如消费者电子（CE）设备（未示出）的远程控制设备。 [0023] 设备100包括具有顶部零件102和底部零件104的外壳。顶部零件102容纳设备100的用户接口。用户接口具有用于用户可以在设备102的操作使用中按压的多个键的键垫。术语“键垫”是指用户接口中的可按压键的集合（即，键帽的集合）的可见部分。键垫包括例如用于控制在显示监视器（未示出）上再现的光标或高亮的方向键的第一键帽106、用于选择特定控制选项的特定菜单选项键的第二键帽108、用于选择另一特定控制选项的另一特定菜单选项键的第三键帽110、……、等等。 [0024] 键垫的布局以及键垫中的单独键垫的单独形状、颜色、大小轮廓等等是设计选择。在图1中示出的示例中，第二键帽108和第三键帽110形成被称为“钢琴键布置”的键帽的集合112的部分，如先前所讨论的。 [0025] 在包括可由用户按压的键的典型用户接口中，特定键的按压闭合电气（通常是打开的）开关，其然后连接电子电路的节点对。如果开关是打开的，则非零DC电压存在于节点对之间。如果开关是闭合的，则电流从节点中的一个流到节点中的另一个，因此改变电子电路的状态。电子电路被配置用于一旦遭受该状态的改变就执行预定动作。例如，远程控制设备的特定菜单选项键的按压使远程控制设备发射特定红外信号或特定射频信号，其一旦被可控装置接收就使该装置呈现对应状态（例如，mp3播放器的较高或较低的音量）或执行对应动作（例如，在TV接收器的显示监视器上再现配置菜单）。一旦释放所按压的键，键就返回到在按压键之前键所具有的位置。通过键支持元件的介入来实现键的返回，所述键支持元件在键被按压时弹性地变形并且在键被再次释放时返回到其平衡状态。 [0026] 在下文中，将对组合的图2-9的图进行参考，因为设备100的不同特征在所述图中的不同图中更好地可见。由图中的单独的参考数字来指示以下所讨论的特征中的每个单独特征。特定特征的第一个数字对应于在其中首先引入特定特征的附图的编号。 [0027] 本发明中的设备100的方面涉及顶部零件102的制造并且涉及其在设备100从其构成的组装中的牵连。 [0028] 顶部零件102以双射注塑成型工艺来制作。双射注塑成型工艺在本领域中是公知的。双射注塑成型工艺基于两个不同热塑性树脂的熔点中的差异，所述热塑性树脂用于从这些不同树脂制作物品，在这种情况中是制作顶部零件102。 [0029] 图2是图示现在与键帽分离（例如，与方向键的第一键帽106分离）并且与其余键（在其当中有包括第二键帽108和第三键帽110的键垫112）分离的顶部零件102的图。顶部零件102以双射注塑成型工艺来制作。双射注塑成型工艺在本领域中是公知的。双射注塑成型工艺基于两个不同热塑性树脂的熔点中的差异，所述热塑性树脂用于从这些不同树脂制作物品，在这种情况中是制作顶部零件102。顶部零件102包括以双射注塑成型工艺一起制作的较硬塑料元件202和一个或多个较软橡胶元件。一个或多个橡胶元件在本文中统称为较软橡胶层并且在附图中利用参考数字204来指示。图2的图图示了具有上面的较软橡胶层204，所述上面的轮廓设计成以便与键帽中的每一个的底面的反相（inverse）轮廓匹配。较软橡胶层204稳固地保持键帽，并且通过使较软橡胶层204弹性地变形来将键帽附接到较软橡胶层204的上面。 [0030] 图3是图示其轮廓为较软橡胶层204的上层处的轮廓的反相的键帽的底面的图。在图3的图中图示的键帽中的每一个具有带有一个或多个突出带槽套筒的下面。例如，方向键的第一键帽106的下面具有五个突出带槽套筒，其中第一个利用参考数字302来指示并且第二个利用参考数字303来指示以便不使附图模糊。第二键帽108的下面具有第三突出带槽套筒304。突出带槽套筒中的每个特定套筒适配到如图4的图中所示的较软橡胶层204中的对应孔中。 [0031] 图4是示出组成较软橡胶层204的部件的上面处的轮廓的图。第一突出带槽套筒302配置用于安置到被配置成容纳方向键的第一键帽106的较软橡胶层204的部件中的第一孔402中。第二突出带槽套筒303配置用于安置到被配置成容纳方向键的第一键帽106的较软橡胶层204的部件中的第二孔403中。第三突出带槽套筒304配置用于安置到被配置成容纳第二键帽108的较软橡胶层204的部件中的第三孔404中。 [0032] 较软橡胶层204的上面和键帽的下面具有互补对应轮廓以便帮助对准键帽。例如，第一键帽106的下面具有与第二突出带槽套筒303同轴地定位的圆圈形凹部，并且较软橡胶层204的部分具有与第二孔403同轴地定位的圆圈形高部。圆圈形凹部和圆圈形高部适配在一起以便相对于设备100的外壳的顶部零件102准确地安置第一键帽106。类似地，第二键帽108的下面具有矩形凹部并且较软橡胶层204具有与第二键帽108的矩形凹部准确地接合的矩形高部。由于较软橡胶层204以双射注塑成型工艺与较硬塑料元件202一起形成，因而双射注塑成型工艺的空间准确度最终确定键帽相对于彼此的位置的准确度。因此，以双射注塑成型工艺形成较软橡胶层204连同较硬塑料元件202高度适用于具有钢琴键布置的键垫，因为相邻键帽之间的间隙是很好可控的。 [0033] 图5是现在与较软橡胶层204分离的顶部零件102的较硬塑料元件202的上面的图。将图5的图与图2的图进行比较，其中较硬塑料元件202和较软橡胶层204被示出为以双射注塑成型工艺成型在一起以便形成顶部零件102，并且其中图示了顶部零件102的上面。较硬塑料元件202被成形有凹部和孔以容纳较软橡胶层204。 [0034] 较硬塑料元件202具有被成形为容纳将接收方向键的第一键帽106的较软橡胶层204的部分的区域502。区域502具有由多个肋分离的多个通孔。为了不使附图模糊，仅单个通孔利用参考数字（此处为参考数字504）来指示，并且仅第一肋利用参考数字（此处为参考数字506）来指示。第一肋506容纳第一插脚508并且与另一肋共享第二插脚509。当第一突出带槽套筒302通过较软橡胶层204中的第一孔402被卡住时，第一插脚508与第一键帽106的第一突出带槽套筒302接合。第一插脚508例如借助于卡扣接头来与第一突出带槽套筒302接合。如所知的，卡扣接头依赖于要在限度内变形并且在第一突出带槽套筒302和第一插脚 508的组装完成时返回到其原始形状的部分（此处为第一突出带槽套筒302）的能力。当第二突出带槽套筒303通过较软橡胶层204中的第二孔403被卡住时，第二插脚509例如借助于卡扣接头与第二突出带槽套筒303接合。 [0035] 同样地，较硬塑料元件202具有被成形为容纳将接收第二键帽108、第三键帽110等的较软橡胶层204的部分的另一区域510。另一区域510具有由多个肋分离的多个通孔。为了不使附图模糊，仅单个通孔利用参考数字（此处为参考数字512）来指示，并且仅多个肋中的单个肋（此处为第二肋）利用参考数字（此处为参考数字514）来指示。第二肋514容纳第三插脚516。当第三突出带槽套筒304通过较软橡胶层204中的第三孔404被卡住时，第三插脚516与第二键帽108的第三突出带槽套筒304接合。第三插脚516例如借助于卡扣接头来与第三突出带槽套筒304接合。 [0036] 如先前所提到的，较硬塑料元件202和较软橡胶层204以双射注塑成型工艺一起形成。较软橡胶层204是弹性的，即，较软橡胶层在机械负载下变形并且在机械负载被移除时返回到其初始形状。类似地，诸如第一肋506和第二肋514的肋形成较硬塑料元件202的集成部分。肋在基本上垂直于顶部零件102的上面的方向上（即，在基本上横向于肋在其中延伸的方向的方向上）具有一些弹性。 [0037] 当利用基本上垂直于顶部零件102的上面的方向上的某一力来按压特定键帽，并且设备100作为整体保持固定（即，另一力在反平行方向上施加到设备100以便防止设备100经历加速）时，特定键帽进而压靠容纳特定键帽的较软橡胶层204的部分。特定键帽还压靠肋中的相关一个，其承载与特定键帽的突出带槽套筒接合的插脚中的相关一个。肋中的相关一个以及容纳特定键帽的较软橡胶层204的部分将在相对于顶部零件102的上面的向下方向上变形。该向下取向的变形然后可以被用于控制开关的状态以便改变连接到该开关并且容纳在设备100的外壳内的电子电路系统的状态。这将在下文中更详细地进行讨论。由于在横向方向上较软橡胶层204的弹性和相关肋的弹性的缘故，当力已经消失时特定键帽将返回到其初始位置。 [0038] 图6是顶部零件102的下面的图，其示出与较软橡胶层204物理地集成的较硬塑料元件202。 [0039] 图7、8、9和10是本发明中的设备100的侧剖面的图。 [0040] 图7和8是示出被成形为容纳将接收方向键的第一键帽106的较软橡胶层204的部分的区域502处的设备100的侧剖面的图。设备100的外壳包括顶部零件102和底部零件104，顶部零件102包括以双射注塑成型工艺一起成型的较硬塑料元件202和较软橡胶层204。外壳容纳具有电子电路系统（未示出）和一个或多个节点（未示出）的印刷电路板（PCB）702。在PCB 702与较软橡胶层204的底面之间提供导电层704（参见图6的图）。在节点之上并且离节点某一距离处安置导电层704。在导电层704与节点之间存在非零电压。当用户接口的方向键在与特定节点的定位对应的特定定位处被按压时，特定节点与导电层704电气连接。当方向键在特定定位处未被按压时，特定节点与导电层704电气断开。在PCB 702与较软橡胶层204的底面之间提供导电层704（参考图6的图）。在节点之上并且离节点某一距离处安置导电层704。在特定节点的定位处，导电层704具有局部地降低导电层704与PCB 702之间的距离的特定圆顶。当方向键在特定定位处被按压时，较软橡胶层204弹性地变形并且变形使圆顶在特定节点之间建立电气接触，从而电流流过。这进而以预定方式改变电子电路系统的状态。例如，电子电路系统包括发射机（例如，红外（IR）发射机或射频（RF）发射机）。响应于特定定位处的方向键的按压，使发射机发射特定IR命令或特定RF命令以便控制移动在显示监视器（未示出）上再现的高亮或光标。 [0041] 因此，PCB 702处的特定节点与导电层704形成在用户接口中的对应键被按压时得以致动的开关。 [0042] 可选地，在导电层704与较软橡胶层204之间容纳光导层706。光导层706被配置用于将光从设备100机载的光源（未示出）分布在光导层706的区域之上。较硬塑料元件202中的开口或窗口然后将接收背光，例如以指示设备100的用户接口中的特定键的功能性。 [0043] 如“第二突出带槽套筒303”中所使用的形容词“带槽”是指突出带槽套筒303中的狭缝，其与第二插脚509处或靠近第二插脚509的第一肋509处的翼片（fin）接合以便控制顶部零件102的上面的平面中的第一键帽106的取向。在示出的情况中，第一键帽106是旋转对称的，使得第一键帽106的取向可以不是相关的。对于不是旋转对称的其它键帽（例如第二键帽108）而言，对应翼片帮助确定其它键帽相对于顶部零件102的上面的取向，因此支持具有窄间隙的钢琴键布置的用途，如以上所讨论的。 [0044] 图9和10是示出被成形为容纳将接收第二键帽108、第三键帽110等等的较软橡胶层204的部分的其它区域510处的设备100的侧剖面的图。类似的考虑应用必要的修改，如以上参考图7和8的图所讨论的。 [0045] 在键帽与较软橡胶层204之间可以使用薄钢导网（未示出）以便改进安置和维持键帽的取向。 [0046] 图11、12、13和14是图示从其主要部件组装设备100的图。 [0047] 图11是示出附接（例如粘贴或以其它方式连接）到PCB 702的导电层704的图。导电层704包括多个圆顶。为了不使附图模糊，在图11的图中利用参考数字1102来指示多个圆顶中的单个圆顶。 [0048] 图12示出导电层704的底面以及圆顶1102的定位。清楚地，可以通过电气隔离衬底承载圆顶顶部（例如，通过图案化导电迹线1204互连的圆顶顶部1202）的导电材料的图案来形成导电层704。 [0049] 图13是示出安置在导电层704之上的光导层706的图。 [0050] 图14示出PCB 702的底面。 |
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