可控力按键

技术领域

本发明涉及交互设备技术领域，具体而言，涉及一种可控力按键。

背景技术

现有的磁力式按键通过线圈根据可变电流产生吸力或斥力，以产生段落感，由于线圈主要体现为电感特性，所以电流变化会有一个过程，电感越大，充电时间越长，然而电感的大小与线圈匝数成正比，而如果线圈匝数越小，线圈电阻越小，直流情况下越耗电。

线圈产生的斥力是用瞬时电流控制的，如果线圈电感越大，太短的瞬时电流无法保证线圈产生最大的斥力，而线圈圈数太小，在产生吸力磁场时的直流电流过大，线圈也发热较大。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种可控力按键，其能够改善现有的磁力式按键的耗电及发热问题。

本发明的采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种可控力按键，所述可控力按键包括中轴、第一磁性元件以及线圈组；

所述中轴、所述第一磁性元件及所述线圈组同轴设置；

所述第一磁性元件套设于所述中轴上，所述第一磁性元件的外径小于所述线圈组的内径；

当所述中轴受外力按压朝向所述线圈组进行往复运动时，所述第一磁性元件随所述中轴沿轴线方向在所述线圈组内进行往复运动；

所述线圈组用于根据可变电流产生吸力磁场或斥力磁场以作用于所述第一磁性元件；

其中，所述线圈组包括多个线圈，当所述中轴受外力按压时，所述多个线圈中的一个线圈产生所述斥力磁场，经过预设时长后，所述多个线圈串联产生所述吸力磁场。

在可选的实施方式中，所述线圈组包括第一线圈及第二线圈，所述第一线圈包括第一线圈第一端及第一线圈第二端；

所述第二线圈包括第二线圈第一端及第二线圈第二端；

所述第一线圈第一端形成第一引脚；所述第一线圈第二端与所述第二线圈第一端电连接形成第二引脚；所述第二线圈第二端形成第三引脚；

当所述中轴受外力按压时，所述可变电流从所述第二引脚流入，从所述第一引脚流出，以产生所述吸力磁场；

经过预设时长后，所述可变电流从第一引脚流入，从第三引脚流出以产生所述斥力磁场。

在可选的实施方式中，所述第一线圈与所述第二线圈层叠设置。

在可选的实施方式中，所述第一线圈与所述第二线圈内外嵌套设置。

在可选的实施方式中，所述中轴包括第一段、第二段及第一限位件；

所述第一段、所述第二段分别设置于所述第一限位件的两侧，所述第二段朝向所述线圈组，所述第一段远离所述线圈组；

所述第一磁性元件套设于所述第一段，所述第一磁性元件的长度小于所述第一段的长度。

在可选的实施方式中，所述可控力按键还包括底盖及上盖；

所述底盖凹陷形成安装部，所述线圈组、所述中轴及所述第一磁性元件设置于所述安装部；

所述上盖与所述底盖配合，以将所述线圈组、所述中轴及所述第一磁性元件盖合在所述安装部内；

所述上盖设置有通孔，当所述上盖盖合于所述底盖时，所述中轴远离所述线圈组的一端通过所述通孔显露。

在可选的实施方式中，所述可控力按键还包括按钮，所述按钮设置于所述中轴远离所述线圈组的一端；

当所述上盖盖合于所述底盖时，所述按钮穿过所述通孔显露。

在可选的实施方式中，所述可控力按键还包括控制电路板，所述控制电路板上设置有控制芯片及触发模块，所述触发模块与所述控制芯片的输入端电连接；

所述控制芯片还包括多个IO端口，所述IO端口与所述线圈组电连接；

所述触发模块用于当所述中轴受外力按压时产生触发信号，并将所述触发信号传输至所述控制芯片；

所述控制芯片用于根据所述触发信号向所述线圈组输出所述可变电流，以使所述线圈组根据所述可变电流产生吸力磁场或斥力磁场以作用于所述第一磁性元件。

在可选的实施方式中，所述触发模块包括光敏元件和对应光敏元件的发射光源；

所述光敏元件与所述控制芯片的输入端电连接；

所述中轴开设有可让发射光源光线穿透的透光槽；

当所述中轴受力朝向所述线圈组移动时，所述发射光源的光线从所述透光槽穿透中轴到达所述光敏元件，以使所述光敏元件产生触发信号。

在可选的实施方式中，所述触发模块包括第一金属弹片，第一金属弹片与控制芯片的输入端连接，所述中轴靠近所述线圈组的一端设有与所述第一金属弹片对应的第二金属弹片，当所述中轴受力朝向所述线圈组移动时，所述第一金属弹片与第二金属弹片接触导通产生触发信号。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的可控力按键，包括中轴、第一磁性元件以及线圈组；中轴、第一磁性元件及线圈组同轴设置；第一磁性元件套设于中轴上，第一磁性元件的外径小于线圈组的内径；当中轴受外力按压朝向线圈组进行往复运动时，第一磁性元件随中轴沿轴线方向在线圈组内进行往复运动；线圈组用于根据可变电流产生吸力磁场或斥力磁场以作用于第一磁性元件；其中，线圈组包括多个线圈，当中轴受外力按压时，多个线圈中的一个线圈产生斥力磁场，经过预设时长后，多个线圈串联产生吸力磁场。通过合理设置产生斥力及引力的线圈数量，当按键被按压时由一个线圈产生斥力，可以缩短响应时间，提高斥力的强度，在产生吸力时由多个线圈串联产生吸力磁场，在降低电流的同时也可以保证磁场大小，同时可以降低线圈发热。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实施例提供了一种可控力按键外观示意图；

图2为本实施例提供的可控力按键的部分结构示意图；

图3为本实施例提供的可控力按键受力时的部分结构示意图；

图4为本实施例提供的线圈组的引脚示意图；

图5为本实施例提供的中轴示意图；

图6为本实施例提供的另一种可控力按键的部分结构示意图；

图7为本实施例提供的可控力按键的装配结构示意图；

图8为本实施例提供的上盖与底盖的装配结构示意图；

图9为本实施例提供的控制电路板与线圈组的连接示意图；

图10为本实施例提供的控制方法示意图。

图标：100-可控力按键；110-中轴；111-第一段；112-第二段；113-第一限位件；114-复位弹簧；120-第一磁性元件；121-第二磁性元件；130-线圈组；131-第一线圈；132-第二线圈；133-第一引脚；134-第二引脚；135-第三引脚；136-元件脚；140-底盖；141-安装部；150-上盖；151-通孔；160-控制电路板；161-触发模块；162-控制芯片；170-按钮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

现有的磁力式按键通过线圈根据可变电流产生吸力或斥力，以产生段落感，由于线圈主要体现为电感特性，所以电流变化会有一个过程，电感越大，充电时间越长，然而电感的大小与线圈匝数成正比，而如果线圈匝数越小，线圈电阻越小，直流情况下越耗电。

线圈产生的斥力是用瞬时电流控制的，如果线圈电感越大，太短的瞬时电流无法保证线圈产生最大的斥力，而线圈圈数太小，在产生吸力磁场时的直流电流过大，线圈也发热较大。

为了改善上述问题，本申请提供了一种可控力按键100，以改善现有的磁力式按键的耗电及发热问题。

请参考图1，图1示出了本实施例提供了一种可控力按键100外观示意图；图2示出了本实施例提供的可控力按键100的部分结构示意图，在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的可控力按键100包括中轴110、第一磁性元件120以及线圈组130。

其中，中轴110、第一磁性元件120及线圈组130同轴设置，第一磁性元件120套设于中轴110上，可以随中轴110的运动而进行运动。

第一磁性元件120的外径小于线圈组130的内径，当中轴110受外力按压朝向线圈组130进行往复运动时，第一磁性元件120随中轴110沿轴线方向在线圈组130内进行往复运动。例如，在中轴110未受力时，第一磁性元件120位于线圈组130外，当中轴110受外力按压时，第一磁性元件120进入线圈组130内。

线圈组130用于根据可变电流产生吸力磁场或斥力磁场以作用于第一磁性元件120；其中，线圈组130包括多个线圈，当中轴110受外力按压时，多个线圈中的一个线圈产生斥力磁场，经过预设时长后，多个线圈串联产生吸力磁场。

请参阅图3，图3示出了可控力按键100受力被按压时的示意图。本实施例提供的可控力按键100，当中轴110受外力按压时，先由一个线圈产生磁力磁场，减小了线圈长度(匝数)，降低了线圈电感，这样在同样的时间下电流上升较快，产生磁力磁场也比较强。预设时长后，再由多个线圈同时产生吸力磁场，这样在降低电流的同时也可以保证磁场大小，此外，降低电流还可以避免电感发热。

该预设时长可以用于控制按键的触发力度，在一种可能的实现方式中，该预设时长为毫秒级别的时长，该时长越大，则触发力度越大，反之则越小。

线圈组130的多个线圈可以采取层叠设置或内外嵌套设置的方式，当多个线圈层叠设置时，产生斥力磁场的线圈为最上方的线圈，即靠近第一磁性元件120的线圈；当多个线圈内外嵌套设置时，产生斥力磁场的线圈为内侧线圈。

下面结合附图，对线圈组130的设置方式进行说明。请继续参阅图2及图3，在一种可能的实施方式中，线圈组130包括第一线圈131及第二线圈132，其中第一线圈131包括第一线圈第一端及第一线圈第二端；第二线圈132包括第二线圈第一端及第二线圈第二端。

第一线圈131与第二线圈132层叠设置，其中第一线圈131设置于靠近第一磁性元件120的一侧，第二线圈132设置于远离第一磁性元件120的一侧，第二线圈132第一端与第一线圈131第二端相邻。

参阅图4，第一线圈第一端形成第一引脚133，第一线圈第二端与第二线圈第一端电连接形成第二引脚134；第二线圈第二端形成第三引脚135。

在一种可能的实现方式中，中轴110受外力按压朝向线圈组130进行往复运动包括第一行程及第二行程，其中，第一行程为中轴110朝向线圈组130运动的行程，第二行程为中轴110远离线圈组130运动的行程。

当中轴110受外力按压进行第一行程时，可变电流从第二引脚134流入，从第一引脚133流出，由第一线圈131单独产生吸力磁场。

经过预设时长后，改变电流的方向，控制可变电流从第一引脚133流入，从第三引脚135流出，第一线圈131与第二线圈132串联同时产生斥力磁场。

在一种可能的实现方式中，第一线圈131与第二线圈132还可以内外嵌套设置，其中第一线圈131设置在内侧，第二线圈132设置在外侧。

当中轴110受外力按压时，可变电流从第二引脚134流入，从第一引脚133流出，由内侧的第一线圈131单独产生吸力磁场。预设时间间隔后，由内侧第一线圈131与外侧第二线圈132串联同时产生斥力磁场作用于第一磁性元件120。

由于线圈主要体现为电感特性，所以在上电过程中电流变化会有一个过程，电感越大，则充电时间越长。然而电感的大小与线圈的匝数成正比，而如果线圈匝数越小，线圈的电阻越小，直流情况下耗电越多。而斥力是通过瞬时电流控制的，如果线圈电感越大，太短的瞬时电流无法保证线圈产生最大的斥力。而线圈圈数太小，在吸力直流大驱动下电流太大，线圈也发热太大。本申请提供的可控力按键100，通过先控制第一线圈131产生斥力，再增加线圈的匝数，由第一线圈131与第二线圈132同时产生吸力，可以产生段落感。此外，在产生斥力时由1个线圈通电产生斥力磁场，这样在同样的时间下电流上升较快，产生磁力也比较大；在吸力时串联两个线圈，这样在降低电流的同时也可以保证磁场大小。

在一种可能的实现方式中，参阅图5，中轴110包括第一段111、第二段112及第一限位件113。其中第一段111、第一限位件113、第二段112沿中轴110的轴线方向设置，第一段111、第二段112分别设置于第一限位件113的两侧，第二段112朝向线圈组130，第一段111远离线圈组130。

请结合参阅图3与图5，第一磁性元件120套设于第一段111，其中，第一磁性元件120的长度小于第一段111的长度，第一段111的末端(即第一段111远离第一限位件113的一端)穿过第一磁性元件120显露在外。

在一种可能的实现方式中，参阅图6，中轴110的第二段112设置有复位弹簧114，当中轴110受力被按压时，中轴110进入第一行程；一旦受到的外力撤消，可以在线圈组130的斥力作用以及复位弹簧114的作用下弹起复位，进入第二行程。

在本实施例的另一种实现方式中，按键开关还包括第二磁性元件121，第二磁性元件121设置于中轴110的第一段111上，第一磁性元件120可以与第二磁性元件121产生斥力。

于本实施例中，中轴110、第一磁性元件120以及线圈组130、复位弹簧114等形成可控力按键100的按键开关，可控力按键100还包括外壳，按键开关设置于该外壳内。

参阅图7，图7示出了本实施例提供的可控力按键100的装配示意图，在一种可能的实现方式中，外壳包括底盖140及上盖150。

请结合参阅图7与图8，图8示出了底盖140与上盖150的装配示意图，其中，底盖140凹陷形成安装部141，按键开关设置于该安装部141；上盖150与底盖140配合，以将按键开关盖合在安装部141内。

请结合参阅图1、图7与图8，上盖150设置有通孔151，当上盖150盖合于底盖140时，中轴110远离线圈组130的一端(即第一段111的末端)通过通孔151显露。

请结合参阅图1、图7与图8，在一种可能的实现方式中，可控力按键100还包括按钮170，按钮170设置于中轴110远离线圈组130的一端(即第一段111的末端)；当上盖150盖合于底盖140时，按钮170穿过通孔151显露。

可以理解地，按钮170上设置有第二限位件，第二限位件用于将按钮170限制在上盖150内部，避免按钮170与上盖150完全脱离。

请结合参阅图7与图9，在一种可能的实现方式中，可控力按键100还包括控制电路板160，控制电路板160上设置有控制芯片162及触发模块161，触发模块161与控制芯片162的输入端电连接；控制芯片162还包括多个IO端口，IO端口与线圈组130电连接；用于向线圈组130输出可变电流，以使线圈组130根据可变电流产生相应的磁场。

触发模块161用于当中轴110受外力按压时产生触发信号，并将触发信号传输至控制芯片162。控制芯片162用于根据触发信号向线圈组130输出可变电流，以使线圈组130根据可变电流产生吸力磁场或斥力磁场以作用于第一磁性元件120。

请结合参阅图1与图9，在一种可能的实现方式中，以线圈组130包括第一线圈131与第二线圈132为例，于本实施例中，第一线圈131及第二线圈132包括三个引脚，因此控制芯片162通过三个元件脚136与线圈组130电连接，其中，第一元件脚136与第一引脚133电连接，第二元件脚136与第二引脚134电连接，第三元件脚136与第三引脚135电连接。

当触发模块161向控制芯片162输出触发信号时，控制芯片162的IO口通过元件脚136向线圈组130输出可变电流，以使线圈组130产生相应的磁场作用于第一磁性元件120。

触发模块161可以采用非接触式的触发，如光敏触发。在一种可能的实现方式中，触发模块161包括光敏元件和对应光敏元件的发射光源。

光敏元件与控制芯片162的输入端电连接；中轴110开设有可让发射光源光线穿透的透光槽，例如，该透光槽可以设置在中轴110的第二段112，当中轴110受力朝向线圈组130移动时，发射光源的光线从透光槽穿透中轴110到达光敏元件，以使光敏元件产生触发信号。发射光源可以设置在中轴110内部，也可以设置在底盖140的内部，本实施例对此不做限定。

在另一种可能的实现方式中，触发模块161还可以采用接触式的触发，采用弹片、软片或触点开关等方式生成触发信号。例如，触发模块161包括第一金属弹片，第一金属弹片与控制芯片162的输入端连接，中轴110靠近线圈组130的一端设有与第一金属弹片对应的第二金属弹片，当中轴110受力朝向线圈组130移动时，第一金属弹片与第二金属弹片接触导通产生触发信号。

本实施例还提供了一种应用于上述可控力按键100的控制方法，请参阅图9，图10示出了可控力按键100的控制方法的流程示意图，该方法包括以下步骤。

步骤S210：检测是否产生触发信号。

若检测到触发信号，则执行不收S220，若没有检测到触发信号，则重复进行检测。

步骤S220：当检测到产生触发信号时，向第一线圈131输出第一电流以使第一线圈131产生斥力磁场。

步骤S230：预设时长后，向第一线圈131及第二线圈132输出第二电流，以使第一线圈131与第二线圈132产生吸力磁场，其中第二电流与第一电流方向相反。

步骤S240：当检测不到触发信号时，停止输出第二电流，重新检测触发信号。

综上所述，本发明提供了一种可控力按键100，包括中轴110、第一磁性元件120以及线圈组130；中轴110、第一磁性元件120及线圈组130同轴设置；第一磁性元件120套设于中轴110上，第一磁性元件120的外径小于线圈组130的内径；当中轴110受外力按压朝向线圈组130进行往复运动时，第一磁性元件120随中轴110沿轴线方向在线圈组130内进行往复运动；线圈组130用于根据可变电流产生吸力磁场或斥力磁场以作用于第一磁性元件120；其中，线圈组130包括多个线圈，当中轴110受外力按压时，多个线圈中的一个线圈产生斥力磁场，经过预设时长后，多个线圈串联产生吸力磁场。通过合理设置产生斥力及引力的线圈数量，当按键被按压时由一个线圈产生斥力，可以缩短响应时间，提高斥力的强度，在产生吸力时由多个线圈串联产生吸力磁场，在降低电流的同时也可以保证磁场大小，同时可以降低线圈发热。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。