实现笔记本电脑键盘升降的方法及其装置.pdf

本发明公开了一种实现笔记本电脑键盘升降的方法，笔记本电脑包括：上壳体、下壳体、转轴及设置在下壳体上且相对下壳体上下移动的键盘，其中，方法包括如下步骤：旋转上壳体以使其从贴合下壳体状态旋转至打开状态，以便将转轴沿第一方向旋转的旋转力转换成垂直向上的上升力；利用上升力，将其转换成使键盘相对下壳体向上移动的作用力；旋转上壳体以使其从打开状态旋转至贴合下壳体状态，以便将转轴沿第二方向旋转的旋转力转换成垂直向下的下降力；利用下降力，将其转换成使键盘相对下壳体向下移动的作用力。此外，本发明还提供一种实现笔记本电脑键盘升降的装置，该装置结构简单，易于实现，占用空间小，可以保护键帽，便于清理灰尘或脏物。

权利要求书
1.  一种实现笔记本电脑键盘升降的方法，所述笔记本电脑包括：上壳体、下壳体、用于使 上下壳体转动连接的转轴及设置在下壳体上且相对下壳体上下移动的键盘，其特征在于，所述 方法包括如下步骤：
旋转上壳体以使其从贴合下壳体状态旋转至打开状态，以便将所述转轴沿第一方向旋转的旋 转力转换成垂直向上的上升力；
利用所述上升力，将其转换成使所述键盘相对所述下壳体向上移动的作用力；
旋转上壳体以使其从所述打开状态旋转至贴合下壳体状态，以便将所述转轴沿第二方向旋转 的旋转力转换成垂直向下的下降力；
利用所述下降力，将其转换成使所述键盘相对所述下壳体向下移动的作用力。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述转轴旋转的旋转力转换成垂直的上升 力或下降力是通过旋转从动组件实现。

3.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述上升力或所述下降力转化成使所述键 盘相对所述下壳体向上移动或向下移动的作用力是通过升降承托组件实现。

4.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述旋转从动组件将所述转轴旋转的旋转力 转换成垂直的上升力或下降力包括如下步骤：
通过将旋转从动组件的动力输入件与所述转轴连接，以便将所述转轴旋转的旋转力转换成使 动力输出件沿着与转轴交叉垂直的方向旋转的旋转力；
通过将从动爪与动力输出件连接，以便将动力输出件的旋转力转换成使从动爪上升的上升力 或下降的下降力。

5.  根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述升降承托组件将所述上升力或所述下降 力转换成使所述键盘相对所述下壳体向上移动或向下移动的作用力包括如下步骤：
通过将承托盘与所述旋转从动组件的从动爪连接，以便承托盘随着所述从动爪的运动而垂直 上升或垂直下降；
通过将所述键盘安置在承托盘上，以便所述键盘随着承托盘的运动而垂直上升或垂直下降。

6.  一种用于实现如权利要求1-5任一项所述的笔记本电脑键盘升降方法的装置，所述笔记 本电脑包括：上壳体、下壳体、用于使上下壳体转动连接的转轴及设置在下壳体上且相对下壳 体上下移动的键盘，其特征在于，所述装置包括：
用于将所述上壳体相对所述下壳体旋转的作用力转换为所述键盘相对所述下壳体上下移动 的作用力的升降驱动机构；
其中，旋转上壳体以使其从贴合下壳体状态旋转至打开状态，以便将所述转轴沿第一方向旋 转的旋转力转换成垂直向上的上升力，并利用所述上升力，使所述键盘相对所述下壳体向上移 动；
其中，旋转上壳体以使其从所述打开状态旋转至贴合下壳体状态，以便将所述转轴沿第二方 向旋转的旋转力转换成垂直向下的下降力，并利用所述下降力，使所述键盘相对所述下壳体向 下移动。

7.  根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述升降驱动机构包括：
用于将所述转轴旋转的旋转力转换成垂直的上升力或下降力的旋转从动组件。

8.  根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述旋转从动组件包括：
与所述转轴连接的动力输入件；
与动力输入件连接的动力输出件；
与动力输出件连接的从动爪；
其中，所述动力输入件将所述转轴旋转的旋转力转换成使动力输出件沿着与转轴交叉垂直的 方向旋转的旋转力；
其中，所述动力输出件旋转的旋转力转换成使从动爪上升的上升力或下降的下降力。

9.  根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述升降驱动机构还包括：
用于将所述上升力或所述下降力转化成使所述键盘相对所述下壳体向上移动或向下移动的 作用力的升降承托组件。

10.  根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述升降承托组件包括：
与所述从动爪连接的承托盘，其随着所述从动爪的运动而垂直上升或垂直下降；
其中，所述键盘安置在承托盘上，以便所述键盘随着承托盘的运动而垂直上升或垂直下降。

说明书实现笔记本电脑键盘升降的方法及其装置
技术领域
本发明涉及笔记本电脑技术领域，尤其涉及一种用于使笔记本电脑键盘升降的方法及装置。
背景技术
现有技术中笔记本电脑的键盘的位置是固定的，如附图1所示，其键盘的键帽6’突出于下壳体上的键盘架5’，采用这种键盘，使用者经常会遇到键盘相邻键帽之间落灰、有脏物等情况，并且这些灰尘和脏物很难清理干净。
为了解决上述问题，有的采用独立式键盘，即，键盘的键帽是一颗一颗独立突起，相邻键帽之间存在明显间隙，从而方便清洁。但是采用独立式键盘，在清洁时需要采用精小的专门清洁工具，比如毛刷、牙签等，并且相邻键帽的缝隙处很难清理干净，而为了保证相邻键帽之间的间隙，键帽需要设计得很小，因此，在一定程度上损失良好的使用体验。
此外，还有的笔记本电脑采用升降式键盘结构，如附图2所示，在笔记本电脑的上壳体1与下壳体2之间设置有键盘升降机构3，该键盘升降机构包括滑块、连杆、驱动件以及弹性件等，当上壳体相对下壳体转动时，通过弹性件与驱动件驱动滑块移动，并带动连杆转动，从而使键盘转动至一收合位置或展开位置。由附图2可知，该种键盘升降机构结构复杂，零部件多，因此占用空间大，制造成本较高。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种实现笔记本电脑键盘升降的装置，其结构简单，易于实现，占用空间小，当用户需要清理相邻键帽中间的脏物时，通过转动上壳体，就能使键盘上的所有键帽下降到与下壳体上的键盘架同样的高度，从而方便对相邻键帽之间的灰尘或脏物进行清理，并且可以保护键帽，避免键帽被刮伤；此外，本发明还提供一种实现笔记本电脑键盘升降的方法。
为实现本发明的上述目的，本发明提供一种实现笔记本电脑键盘升降的方法，所述笔记本电脑包括：上壳体、下壳体、用于使上下壳体转动连接的转轴及设置在下壳体上且相对下壳体上下移动的键盘，其中，所述方法包括如下步骤：
旋转上壳体以使其从贴合下壳体状态旋转至打开状态，以便将所述转轴沿第一方向旋转的旋 转力转换成垂直向上的上升力；
利用所述上升力，将其转换成使所述键盘相对所述下壳体向上移动的作用力；
旋转上壳体以使其从所述打开状态旋转至贴合下壳体状态，以便将所述转轴沿第二方向旋转的旋转力转换成垂直向下的下降力；
利用所述下降力，将其转换成使所述键盘相对所述下壳体向下移动的作用力。
其中，将所述转轴旋转的旋转力转换成垂直的上升力或下降力是通过旋转从动组件实现。
其中，将所述上升力或所述下降力转化成使所述键盘相对所述下壳体向上移动或向下移动的作用力是通过升降承托组件实现。
优选的，所述旋转从动组件将所述转轴旋转的旋转力转换成垂直的上升力或下降力包括如下步骤：
通过将旋转从动组件的动力输入件与所述转轴连接，以便将所述转轴旋转的旋转力转换成使动力输出件沿着与转轴交叉垂直的方向旋转的旋转力；
通过将从动爪与动力输出件连接，以便将动力输出件的旋转力转换成使从动爪上升的上升力或下降的下降力。
优选的，所述升降承托组件将所述上升力或所述下降力转换成使所述键盘相对所述下壳体向上移动或向下移动的作用力包括如下步骤：
通过将承托盘与所述旋转从动组件的从动爪连接，以便承托盘随着所述从动爪的运动而垂直上升或垂直下降；
通过将所述键盘安置在承托盘上，以便所述键盘随着承托盘的运动而垂直上升或垂直下降。
本发明还提供一种用于实现如上所述的笔记本电脑键盘升降方法的装置，所述笔记本电脑包括：上壳体、下壳体、用于使上下壳体转动连接的转轴及设置在下壳体上且相对下壳体上下移动的键盘，其中，所述装置包括：用于将所述上壳体相对所述下壳体旋转的作用力转换为所述键盘相对所述下壳体上下移动的作用力的升降驱动机构；其中，旋转上壳体以使其从贴合下壳体状态旋转至打开状态，以便将所述转轴沿第一方向旋转的旋转力转换成垂直向上的上升力，并利用所述上升力，使所述键盘相对所述下壳体向上移动；其中，旋转上壳体以使其从所述打开状态旋转至贴合下壳体状态，以便将所述转轴沿第二方向旋转的旋转力转换成垂直向下的下降力，并利用所述下降力，使所述键盘相对所述下壳体向下移动。
其中，所述升降驱动机构包括：用于将所述转轴旋转的旋转力转换成垂直的上升力或下降力的旋转从动组件。
其中，所述旋转从动组件包括：与所述转轴连接的动力输入件；与动力输入件连接的动力输出件；与动力输出件连接的从动爪；其中，所述动力输入件将所述转轴旋转的旋转力转换成使 动力输出件沿着与转轴交叉垂直的方向旋转的旋转力；其中，所述动力输出件旋转的旋转力转换成使从动爪上升的上升力或下降的下降力。
进一步的，所述升降驱动机构还包括：用于将所述上升力或所述下降力转化成使所述键盘相对所述下壳体向上移动或向下移动的作用力的升降承托组件。
优选的，所述升降承托组件包括：与所述从动爪连接的承托盘，其随着所述从动爪的运动而垂直上升或垂直下降；其中，所述键盘安置在承托盘上，以便所述键盘随着承托盘的运动而垂直上升或垂直下降。
与现有技术相比，本发明的实现笔记本电脑键盘升降的装置具有结构简单、采用的零部件少、结构上易于实现、占用的空间小、便于对笔记本电脑结构进行合理设计、使用极其方便、便于清理键盘相邻键帽之间的脏物、保护键盘的优点。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是现有技术笔记本电脑键盘的结构示意图(仅示出部分键盘)；
图2是现有技术的升降键盘结构的结构示意图；
图3是本发明的键盘升降装置在笔记本电脑中的位置示意图；
图4是本发明的键盘升降装置的透视图；
图5是本发明的动力输出件的透视图；
图6是图5所示动力输出件的主视图；
图7是图6所示动力输出件的左侧视图；
图8是本发明的键盘升降装置运动原理的示意图；
图9是本发明的键盘下降后的结构示意图。
图10是本发明的键盘升降装置中从动爪与承托盘的连接结构示意图。
具体实施方式
如图3所示，为本发明的实现笔记本电脑键盘升降的装置的结构示意图，该笔记本电脑包括：上壳体1’(图中未示出)、下壳体2’、用于使上下壳体2’转动连接的转轴1及设置在下壳体2’上且相对下壳体2’上下移动的键盘，即，该键盘上的每个键帽6’可相对固定安装在下壳体上的键盘架5’上下移动，其中，该装置包括：用于将上壳体1’相对下壳体2’旋转的作用力转换为键盘相对下壳体2’上下移动的作用力的升降驱动机构；其中，旋转上壳体1’以使其从贴合下壳体2’状态旋转至打开状态时，可以将转轴1沿第一方向旋转的旋转力转换成垂直向上的上升力，且利用该上升力，可以使键盘相对下壳体2’向上移动；其中，旋转上壳体1’以 使其从打开状态旋转至贴合下壳体2’状态时，可以将转轴1沿第二方向旋转的旋转力转换成垂直向下的下降力，且利用该下降力，可以使键盘相对下壳体2’向下移动。其中，第二方向是指与第一方向相反的旋转方向。
其中，本发明的升降驱动机构包括：用于将转轴1旋转的旋转力转换成垂直的上升力或下降力的旋转从动组件。优选的，旋转从动组件包括：与转轴1连接的动力输入件2；与动力输入件2连接的动力输出件3；与动力输出件3连接的从动爪4；其中，动力输入件2将转轴1旋转的旋转力转换成使动力输出件3沿着与转轴1交叉垂直的方向旋转的旋转力；其中，动力输出件3旋转的旋转力转换成使从动爪4垂直上升的上升力或垂直下降的下降力。
此外，本发明的升降驱动机构还包括：用于将从动爪上升的上升力或下降的下降力转化成使键盘相对下壳体2’的键盘架垂直向上移动或垂直向下移动的作用力的升降承托组件。优选的，升降承托组件包括：与从动爪4固定连接的承托盘5，其随着从动爪4的运动而垂直上升或垂直下降；其中，键盘安置在承托盘5上，以便键盘随着承托盘5的运动而垂直上升或垂直下降。
其中，本发明的转轴1为用于使上壳体1’和下壳体2’转动连接的转轴，该转轴的一端设置多个螺旋齿而使该转轴成为一个蜗杆，或者，本发明的转轴1和用于使上壳体1’和下壳体2’转动连接的轴心4’固定连接(如图3所示)，从而使转轴1随着轴心4’的旋转而同步旋转。
其中，本发明的动力输入件2为蜗轮(如图3、图4所示)，蜗轮的一端设有蜗齿，蜗轮的另一端为光轴，其中，蜗轮的蜗齿与转轴1的螺旋齿啮合连接，安装时，该蜗轮设置在转轴的具有螺旋齿部分的下方，且蜗轮的对称轴异面垂直于转轴1的对称轴。蜗轮的两端分别安置在支撑座7、支撑座8上，并与两个支撑座转动连接。当转轴1旋转时，可以带动蜗轮随着旋转。
其中，动力输出件3为安装在蜗轮光轴外的蜗杆(如图5-图7所示)，该蜗杆穿设在蜗轮另一端并与蜗轮固定连接。当蜗轮在转轴的带动下旋转时，蜗杆随着蜗轮的旋转而同步旋转。而从动爪4为一连杆，连杆的一端设置有朝外突出的卡接头4a(如图10所示)，该卡接头可安置在动力输出件螺旋齿的齿槽内并且随着动力输出件的旋转沿着齿槽移动。当动力输出件旋转时，在动力输出件旋转力的作用下，卡接头4a会沿着齿槽移动；由于动力输出件的螺旋齿呈螺旋形，因此，动力输出件的旋转力会转换为使从动爪沿垂直方向运动的上升力或下降力。
当从动爪沿垂直方向运动时，与从动爪固定连接的承托盘5会随着从动爪4的运动而垂直上升或垂直下降，该承托盘的上表面平整，而键盘安置在该承托盘的上表面。当承托盘垂直上升或下降时，会带动着其上的键盘随之垂直上升或下降。
设计时，该承托盘包括一个用于承托键盘的平盘和与平盘一端连接且朝外伸出的连接臂，该连接臂与从动爪的另一端固定连接，并且，连接臂与从动爪的连杆之间具有一定的夹角，如图8所示。连接臂或连杆与一个支撑座6铰接，而支撑座通过可拆卸的连接方式与下壳体上的键盘 架固定连接。当从动爪的卡接头沿着动力输出件的齿槽移动时，会带动从动爪产生沿垂直方向的运动，从而带动承托盘上下运动，进而带动键盘上下运动，由于支撑座与键盘架固定连接，因此，键盘可以相对键盘架上下移动。
优选的，如图7所示，设置在作为动力输出件的蜗杆上的螺旋齿中，位于该蜗杆两端的螺旋齿的齿槽为水平齿槽(即齿槽的延伸方向与蜗杆的中心轴垂直)，从而当从动爪的卡接头运动到水平齿槽时，不会再产生沿垂直方向向上或向下运动的位移，即，保证与从动爪连接的承托盘不会产生垂直方向的运动，从而使承托盘承托着的键盘不再产生垂直方向的升降运动。
其中，本实施例中，在上壳体相对下壳体旋转以便从贴合状态旋转到打开状态的过程中，在上壳体与下壳体之间的夹角达到45度时，键盘相对键盘架逐渐升起，直至上壳体相对下壳体旋转到两者之间的夹角为80度时，键盘相对键盘架处于完全升起状态，当上壳体相对下壳体再继续旋转时，键盘相对键盘架的高度不会改变，即，键盘不再做上升运动，从而便于使用者正常使用。而在将上壳体相对下壳体旋转以便合上笔记本电脑的过程中，当上壳体相对下壳体旋转至两者之间夹角小于80度时，键盘相对键盘架逐渐下降，直至上壳体相对下壳体旋转至两者之间夹角为45度时，键盘相对键盘架处于完全落下状态，此时，键盘与键盘架平齐(如图9所示)，从而便于使用者清理键盘，而当上壳体相对下壳体再继续旋转时，键盘相对键盘架的高度不会改变，即，键盘不再做下降运动。
以下分析采用本发明的装置时，笔记本电脑键盘可以升起或下降的高度。
如图8所示，本发明的从动爪与承托盘之间的关系可以通过三角形ABC和三角形ADE来表示。其中：线段EA表示从动爪连杆的长度b；线段AB表示承托盘的长度a；由于连杆和承托盘之间为固定连接，因此，EAB为固定结构；A点表示连杆或承托盘与支撑座6之间的铰接点；而边c即为键盘升降的高度。
由于EAB为固定结构，因此，在键盘随着上壳体相对下壳体旋转过程中，从动爪的卡接头从点E运动至点D的过程中所形成的α角与β角相等，且点E至点D的位移为d(即，卡接头沿作为动力输出件的蜗杆两端齿槽移动的空间距离为d)。
则在三角形AED中，边AD与边AE相等，由余弦定理得：
Cosβ＝1-d2/2b2
即β＝arc cos(1-d2/2b2)。
在三角形ABC中，tanα＝c/a，则c＝a*tanα。
由于角度α与角度β相等，所以c＝a*tan[arc cos(1-d2/2b2)]。
设定作为动力输入件的蜗杆与蜗轮的传动系数为L1，蜗轮与作为动力输出件的蜗杆的传动系数为L2，上壳体相对下壳体旋转时的打开角度为γ，则键盘升降的高度c为：
c＝a*tan(arc cos(1-d2/2b2))*L1*L2*γ
由此可见，在设计本发明的装置时，可根据键盘的厚度，通过确定承托盘的长度a、连杆的长度b、以及卡接头沿作为动力输出件的蜗杆两端齿槽移动的空间距离d，即可确定键盘相对键盘架(或下壳体)升降的高度，因此，本发明的装置具有较为广泛的应用场景。
而除了上述的实现笔记本电脑键盘升降的装置，本发明还提供一种利用上述的装置实现笔记本电脑键盘升降的方法，其包括如下步骤：
旋转上壳体以使其从贴合下壳体状态旋转至打开状态，利用旋转从动组件，以便将转轴沿第一方向旋转的旋转力转换成垂直向上的上升力；
利用升降承托组件，将上述的上升力转换成使键盘相对下壳体向上移动的作用力；
旋转上壳体以使其从打开状态旋转至贴合下壳体状态，利用旋转从动组件，以便将转轴沿第二方向旋转的旋转力转换成垂直向下的下降力；
利用升降承托组件，将上述的下降力转换成使键盘相对下壳体向下移动的作用力。
其中，本发明的旋转从动组件包括：与转轴1连接的动力输入件2；与动力输入件2连接的动力输出件3；与动力输出件3连接的从动爪4，其具有连杆和卡接头。而本发明的升降承托组件包括：与从动爪4固定连接的承托盘5，其上用于安置键盘。
其中，通过旋转从动组件将转轴旋转的旋转力转换成垂直的上升力或下降力包括如下步骤：
通过将动力输入件与转轴连接，以便将转轴旋转的旋转力转换成使动力输出件沿着与转轴交叉垂直的方向旋转的旋转力；
通过将从动爪的卡接头与动力输出件连接，以便将动力输出件的旋转力转换成使从动爪上升的上升力或下降的下降力。
其中，升降承托组件将上升力或下降力转换成使键盘相对下壳体向上移动或向下移动的作用力包括如下步骤：
通过将承托盘与旋转从动组件的从动爪的连杆固定连接，以便承托盘随着从动爪的运动而垂直上升或垂直下降；
通过将键盘安置在承托盘上，以便键盘随着承托盘的运动而垂直上升或垂直下降。
本发明的装置，当使用者需要清理时，可以将键盘下降到与键盘架齐平的高度，从而便于清理键盘相邻键帽之间的脏物，而在不需要使用键盘时，也可以将键盘下降到与键盘架齐平的高度，从而起到保护键盘的作用。本发明的装置结构简单、采用的零部件少，结构上易于实现，并且占用的空间小，便于对笔记本电脑结构进行合理设计，并且，键盘上升或下降的动力均来自于使上壳体相对下壳体旋转的作用力，从而使用极其方便。
尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发 明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。