機械鍵盤靈魂部件—機械軸

機械軸

定義 機械結構，金屬觸點式開關n英文 mechanical keyswitch、mech keyswitchn屬性 電子元件，按鍵開關n用途 電腦鍵盤、ATM鍵盤n製品特點 體驗獨特、可玩性高、多鍵無沖、耐用 n物理指標 軸芯塗色、軸尖形狀n技術指標 總行程、初始壓力、觸發壓力、觸發行程、觸底壓力、段落行程、段落壓力n分類依據 結構差異、軸尖形狀、品牌信仰n

▋分類依據

※ 各廠商推出正式應用的軸體型號及版本，數量以百計n小鱷魚僅列出截至2018年1月，中國大陸市場主流產品常見軸體n

▋物理結構探究

▋Cherry MX Red 櫻桃紅軸結構圖

線性軸、十字形軸

▋Cherry MX Red 櫻青軸結構圖

二段軸、十字形軸

▋核心結構部件

▋部件

軸芯：開關帽。二段軸軸芯為分體式，有推桿及滑塊n觸點銅片：由動部、靜部構成。用於控制電路導通及發聲n彈簧：利用彈力回彈軸芯，受材質、圈數、線徑等影響n上蓋： 開關帽固定卡。引導軸芯運動，封裝機構n底座：殼體，支撐軸體運動，部分預留有燈位及跳線n滑塊：二段軸軸芯結構中的部件 n跳線：部分型號軸中用於連接PCB板的電線n

▋差異性

▋物理結構差異

※ 假設同批次軸，可忽略公差

▋相同部件

觸點銅片、殼體外形

▋差異部件

彈簧、軸芯、殼體內部

▋軸芯結構

線性軸與一段軸軸芯：結構近似，但斜面不同

一段軸與二段軸：結構不同，斜面及凸點近似

▋版本差異

安裝平台分為：

• 定位板 — 多為金屬質，俗稱<鋼板>
• PCB電路板 — 多出兩個<輔助固定柱>

分別俗稱「3腳軸(定位板)」、「5腳軸(PCB)」，對應的PCB電路板也不同

▋材質

軸芯 PA-66，尼龍-66。一種熱塑性樹脂材質

彈簧 不鏽鋼絲、碳素工具鋼絲、琴鋼絲

觸點銅片 合金、黃銅、白銅。觸點可能會鍍金

外殼 PA-66，尼龍-66。一種熱塑性樹脂材質

▋核心能力解析

核心功能：開關、發聲

核心能力：開關

▋能力公式

速度 = 彈簧@(材質、中徑、線徑、圈數) +軸芯@(結構、長度)

回彈力 = 彈簧@(材質、中徑、線徑、圈數)

耐久度 = 金屬銅片@材質 +彈簧@材質 +外殼@材質

……

▋特性解析

觸底與輕按，產生的聲音與原理不同n因安裝介質差異，亦會產生不同聲音n

▋聲響

Click，喀嚓聲

①軸自身發聲

在操作時，當二段軸達到段落行程時，推桿推動滑塊下落，滑塊斜面凸點刮擦動片（觸點銅片），產生振動，形成聲響

②鍵帽擠壓軸體上蓋

③鍵帽底部撞擊定位板或PCB板

▋手指感受

頓挫感：明顯感受到的停頓轉折。圓珠筆開關是典型的頓挫感

直順：直上直下，順暢無阻

▋核心部件—彈簧

圓柱螺旋壓縮彈簧

▋彈簧受力

F=彈簧所產生的力，單位為牛頓

k=彈簧常數，倔強係數或勁度係數，單位為牛頓/米

x=彈簧的變形量或壓縮量，單位為米

▋彈簧常數

G=線材的鋼性模數，切變模量，由材料決定，受溫度影響

d=線徑(鋼絲直徑) ，Dm=中徑，Nc=有效圈數

▋結論：

1. 主要因素為線徑d，彈力與線徑成正比，四次方關係 2. 次要關係為中徑，彈力與中徑成反比，負三次方關係 3. Nc(有效限圈數)與F(彈簧受力)成反比，線性關係，n增加一倍，F減小一倍

▋技術指標解析

▋技術指標解技術規格 包含：

物理規格、技術指標、軌跡曲線、電氣性能、操作環境

各軸體數據均可在製造商支持網站獲取：

Cherry 櫻桃 http://www.cherrymx.de/en/

Kailh 凱華 http://www.kailh.com/product/Ms/

▋參數解析

▋技術指標

• 總行程/鍵程：軸芯底部至觸底的位移長度
• 觸發行程： 軸芯觸發時的位移長度
• 初始壓力： 軸芯即將發生位移時受到的壓力
• 觸發壓力： 開關觸發時受到的壓力
• 段落壓力： 軸芯通過段落點時受到的壓力
• 觸底壓力： 軸芯觸底時受到的壓力

• ±：誤差值 4 ± 1 mm，即設計數值為4毫米，允許有±1毫米誤差
• cN：厘牛，克力

1克力表示一克的物體所受的重力，1N=102cN

一個1元硬幣（6.1g）的重力約為6cN

以紅軸為例，理論上3個1元硬幣可以驅動按鍵運動

6個硬幣觸發按鍵

▋軌跡曲線

軌跡曲線為模擬均勻用力時，軸體觸底情況下的曲線n1.紅線是按下軸體的軌跡n2.黑線是軸體回彈行程n

▋軌跡曲線以紅軸的曲線為例：

• 初始壓力30g，即大於30g的力才能驅動軸芯運動
• 在逐漸用力達到60g時，此時行程為2mm，到達觸發點，此時開關閉合，產生有效信號，即已經打出字
• 當你作用力達到85g時，達到軸體總行程4mm，即軸已觸底，此時移開手指，彈簧的回彈力逐漸減小，行程會由4mm逐漸回復至原點

▋按壓原理動態圖

按壓原理動態圖 · 觸底n線性軸 Cherry MX Redn一段軸 Cherry MX Brownn二段軸 Cherry MX Bluen

▋軸體特性

根據軸體數據分析，配合試軸器驗證n數據來源於製造商支持網站：nwww.cherrymx.de/en/nwww.cherry.de/n

▋輕重 · 按壓力度

靜音紅=紅=銀=茶＜青＜天然白＜靜音黑=黑＜綠=奶＜線性灰

▋軟硬 · 觸底

靜音紅=紅=茶=青＜銀＜黑=靜音黑＜綠=奶＜天然白＜線性灰

▋觸發快速

銀＜靜音紅=靜音黑＜紅=黑=天然白=線性灰=茶＜青=奶=綠

……

▋關聯配件

1.發光二極體：改裝、客制化常用的小零件n2.試軸器n3.POM材質的果凍鍵帽n4.機械軸鑰匙鏈n5.機械軸消音貼n6.消音圈：O型聲音阻尼器n

▋術語黑話

▋廠牌

廠牌 / 原名 譯名 / 創立時間 / 所在地 / 產品

ALPS 阿爾卑斯，1948，日本東京，Alps 紅、白、奶軸…nCherry 櫻桃，1953，德國奧爾巴赫，Cherry MX青、黑、紅、茶、青、綠、奶、白、灰、靜音系列軸、RGB系列軸…n凱華 Kahil，1990，東莞，藍、黑、紅、青、茶、BOX軸… n冠泰 Greetech，2007，惠州，黑、紅、青、茶軸……、nTTC，1998，惠州，青、茶、紅、黑、黃、墨綠，金軸…n高特/歐特姆 Outemu，2012，深圳，黑、紅、青、茶軸n佳達隆 Gateron，2013，惠州，黑、紅、青、茶、綠、白、黃、RGB系列軸…nKBtalKing鍵談坊，2003，松鼠黑、紅、青、茶軸… nDAS 達士，2005，美國，DzeroRGB 軍綠，黃軸n異極軸 Epicgear，2008，台北，RGB紫、橘、灰軸n尼莫索 NIMXO，2015，深圳，ZERO灰軸n

▋OEM軸體

凱華 Kahil，1990，東莞凱華電子有限公司nRazer雷蛇綠軸、雷柏青/黃軸n冠泰 Greetech，2007，惠州冠泰電子有限公司 nRazer雷蛇 Chroma幻彩系列軸、KBT松鼠軸、DAS Dzero RGB系列軸nOmron 歐姆龍，1933， 日本オムロン株式會社n羅技 G-Omron軸n

▋俚語

原廠：Cherry 櫻桃，因其MX機械軸與機械鍵盤產品得名n松鼠軸：KBT軸，鍵談坊出品，因軸體刻有松滑鼠識得名nG軸：佳達隆 Gateron，因外文名首字母得名n臭軸：二段軸聲音不清脆。原因可能是觸點銅片的動片、彈簧氧化或產生金屬疲勞n

▋材質

PA-66 ：尼龍-66，一種熱塑性樹脂材質n黃銅：優質的導電介質n鍍金：增強抗氧化、導電性n

▋學術資料

Cherry 1984年專利 — US 4467160 https://www.google.com/patents/US4467160n▋擴展資料n機械鍵盤不只有Cherry！見證「ALPS軸」的興衰起落nhttp://3c.3dmgame.com/show-18-3595-1.htmln【2015外設天下年度盤點】57款機械鍵盤軸體拆解盤點nhttps://bbs.wstx.com/thread-667322-1-1.htmln有一拆一，從結構與原理談機械鍵盤軸體nhttp://itbbs.pconline.com.cn/diy/53680207.htmln機械鍵盤軸體解析力作 42款一次看個夠nhttp://mouse.zol.com.cn/492/4924830.htmln

▋創作信息

相森，2017年，基於<BT拉法爾商品框架>撰寫n電微：18500080411 郵箱：252691889@qq.com nBT拉法爾商品框架（BT Raphael Framework）n它是一套結構化實體商品的結構方法，名稱來源於動漫《BT 鋼鐵神兵》中的終極BOSSn作者相森，希望警惕失控的人工智慧技術會帶來無法控制的後果！n▋引用n維基百科《彈簧 Spring》n王光鑫《圓柱形螺旋彈簧彈力影響因素研究報告》n

關注小鱷魚公眾號 xiaoeyu100

查看最佳排版版本，獲取版本更新

http://weixin.qq.com/r/bDm4oKHE7PyTreXD92x_ (二維碼自動識別)

回復「壁紙」獲取高清壁紙

獲取Cherry1984專利圖、IBM屈蹲彈簧（非機械軸）壁紙

Thanks ~

小鱷魚裝備雷達：機械鍵盤入門指南zhuanlan.zhihu.com
推薦閱讀：