CN102194593A - 具有触觉效应的双重动作型电开关 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种开关(10)，开关(10)包括触发元件(26)，触发元件(26)适于抵靠在两个外周固定触点(30A，30B)来产生第一开关电路，且触发元件(26)可变形以在这两个固定触点(30A，30B)和中央固定触点(36)之间产生电连接，以在产生所述第一开关电路之后相继产生第二路径开关，其特征在于，所述触发元件(26)可占据初始的不工作的高位和最终的开关低位，所述触发元件借助所述致动元件(28)克服由弹簧(24)所施加的复位力而朝所述最终的开关低位移动，弹簧(24)设置在用于所述触点(30A，30B，36)的支撑件(14)和触发元件(26)之间。

Description

具有触觉效应的双重动作型电开关

技术领域

本发明涉及如下类型的电开关，所述电开关能通过使用者施加压力而按下的致动元件而相继地产生至少两个开关电路。

这种控制能使使用者相继地施加低的第一压力来产生第一开关电路以及随后施加更高的第二压力来产生第二开关电路。

在第一阶段，使用者感觉到弹性阻力，且随后在产生第二开关电路期间，所述开关给予使用者产生那个开关电路的触觉。

这种触觉通过可弹性变形触发元件(例如为穹顶形状)来获得，施加在触发元件上的压力引起状态突变，这在一方面可产生开关电路而在另一方面给予触觉感知。

一种这种类型的双重动作型开关(也称为双压力开关)用在各种电子设备中且尤其用在照相机和摄像机中，其中，触发按钮在轴向行程上以两阶段来致动，例如在第一阶段产生自动对焦(“自动焦距”)且随后在第二阶段产生实际触发快门和/或存储数字文档。

必须相继地产生两个开关电路的其他应用(例如用于相继地建立两个信号)包括验证按钮之后的选择以及支配启动功能并随后执行那个功能的按钮。

背景技术

针对这种双重动作型或双压力开关，已提出了各种设计。

文献US4,659,881A提出了一种开关，所述开关包括相继地支配启动功能及随后的触发功能的两个堆叠共轴穹顶状元件。

在文献US5,898,147A说明的第二个方案采用两个触发元件，各触发元件包括四个重叠并交错的径向分支。

从第三个文献US4,359,614A了解的另一开关包括位于下穹顶状元件上方的可弹性变形接触横条。

在同一族的文献中，所有文献均涉及至少一个“固定”下穹顶状元件，下穹顶状元件的环形下边缘抵靠在承载固定触点的支撑件上，还可引用文献US5,564,560A，该文献采用挠性电路产生第一开关电路，所述挠性电路具有导电带，所述导电带压在与轴向致动柱塞相连的穹顶状元件的上表面上，所述轴向致动柱塞包括活动触点卷边，活动触点卷边在第一致动行程结束时在这些导电带之间产生第一开关电路。

在文献US6,498,312A中，提出了具有两组径向分支的一体式“双”触发元件，所述触发元件相继变形两次来产生两个开关电路。

所有这些方案是尺寸特别大的，尤其是沿致动轴线尺寸大，因为它们采用两个重叠穹顶状元件或多个重叠的触点构件或必须使用位于穹顶状元件限定的区域外的电触点。

如果采用两个穹顶状元件或类似结构，则开关的精确调整而且尤其是致动力的控制是尤其复杂的。

文献US4,385,218A提供了一种开关，所述开关包括单个穹顶状元件，所述单个穹顶状元件形成触发元件，所述触发元件在两个相继步骤中变形，以相继地在外周固定触点之间产生第一开关电路，且所述触发元件随后第二次变形，以在这些外周触点和中央固定触点之间产生第二开关电路。

在该实施例中，其中，所述单个触发元件或穹顶状元件初始压靠在接收其的容纳部的底部，整体尺寸固有的问题至少被部分解决，但是工业实现具有特殊构型的穹顶状元件(所述特殊构型能使穹顶状元件双变形且能兼顾这种穹顶状元件在经受大变形下的使用寿命)复杂且导致使用寿命不足。

在此还有的是，使用者相继感觉到的力的控制也是极其困难的。

发明内容

为了弥补上面提及的缺陷，本发明提供了一种双重动作型触觉电开关，包括：

绝缘支撑件，其处于水平面内的上表面承载至少三个固定电触点，所述至少三个固定电触点包括第一外周触点、第二外周触点以及第三中央触点；

触发元件，其能够借助一致动元件沿总体竖直方向的动作而从稳定的不工作状态弹性变形，所述触发元件包括下部外周环形区域和上部穹顶状中央部分；所述下部外周环形区域适于同时与所述两个第一外周触点抵靠接合来产生第一开关电路；所述致动元件作用在所述上部穹顶状中央部分上，所述上部穹顶状中央部分能够变形，以在作为一方的所述两个第一固定触点和作为另一方的所述第三中央电触点之间产生电连接，从而继在产生所述第一开关电路之后产生第二开关电路，这些内容对应于US4,385,218A的教导；

其特征在于，

在所述触发元件的稳定的不工作状态下，所述触发元件能够处于：

初始的不工作的高位，所述触发元件被弹性压迫向所述初始的不工作的高位，而且在所述初始的不工作的高位，所述下部外周环形区域并不抵靠在所述两个第一外周固定触点上，即，该高位是两个第一外周固定触点之间没有电接触或电连接的位置；以及

最终的开关低位，所述触发元件借助所述致动元件克服所述复位弹簧的力而朝所述最终的开关低位移动，而且在所述最终的开关低位，所述触发元件的所述环形区域直接或间接抵靠在所述两个第一外周固定触点上，即所述开关低位是所述触发元件的所述环形区域在两个第一外周固定触点之间建立电接触的位置；并且

所述开关包括弹性复位元件，所述弹性复位元件就竖直方向而言设置在所述绝缘支撑件和所述触发元件之间，且所述弹性复位元件总体竖向可压缩，从而使得所述触发元件能够从其初始的不工作的高位向其最终的开关低位运动；并且

在所述触发开关的所述初始的不工作的高位，界定了所述环形区域的下部外周边缘位于与所述水平面成锐角的平面内；而在所述最终的开关低位，所述下部外周边缘处于与所述水平面平行的平面内并抵靠在所述两个第一外周固定触点上。

根据本发明的其他特征，所述弹性复位元件为环，所述环包括刚性支承部分和可弹性变形部分，所述下部外周边缘的一部分抵靠在所述刚性支承部分上；所述环能够在一稳定的不工作状态和弹性压缩的最终状态之间弹性变形；在所述稳定的不工作状态下，所述刚性支承部分处于与所述水平面成锐角的平面内；在所述弹性压缩的最终状态下，所述刚性支承部分水平延伸并抵靠在所述水平上表面上；

所述复位环的所述可弹性变形部分包括两个可弹性变形分支，所述两个可弹性变形分支在抵靠于所述水平上表面上的一部位处连接到一起，该部位处于所述两个第一外周固定触点之间；

所述触发元件为球形穹顶状元件；

所述开关包括用于所述触点的触点支撑件，所述触点支撑件界定了容纳部，所述容纳部的底部由所述水平上表面限定。

附图说明

随着阅读本发明实施例的下面详细的且非限制性说明，本发明的其他特征及优点将变得清楚，应参照附图来理解所述说明，在附图中：

-图1是本发明电开关的自上方从第三象限观察的透视图，其中，所示开关图示为不带其上密封膜；

-图2是与图1的透视图类似的视图，其中，所述开关图示为不带其致动柱塞且不带其触发穹顶状元件；

-图3是沿竖直致动方向的表示图1的电开关的四个主要构件的分解透视图；

-图4是图2所示开关的俯视图；

-图5是图1中的开关的中间纵向竖直面上的放大剖视图，未显示其致动柱塞；

图6是细节透视图，其示出了图2所示开关的金属触点带，尤其是在模制绝缘壳体之前的情形。

具体实施方式

为了便于理解下面的说明并使得权利要求书清楚，参照图中所示的轴线L、V、T的系统使用“竖直”、“水平”、“纵向”、“横向”等术语，这并非限制本发明，且并非参照地球重力。

在下面的说明书中，相同、相似或类似的部件由相同的附图标记来表示。

图1至图6示出了本发明的双重动作型电开关10，双重动作型电开关10在此以非限制方式、以单独的一体式部件形式示出，所述部件特别地将要焊接并由此固定于印刷电路板(PCB)12上，在图中示出了所述开关的四个构件。

电开关10相对于图4所示的竖直中纵平面PVML具有大体对称设计。

以本领域公知的一般方式，开关10必要地包括底座或壳体14，底座或壳体14具有长方体形的总体形状，且由弹性绝缘塑料材料模制而成。

特别地，壳体14由其水平上表面16和其水平下表面18来界定。

壳体14在其中央部分包括位于其上表面16中的容纳部20，容纳部20竖直向上敞开并由平面状水平底部22和内凹圆柱形竖直侧壁23来界定。

在构件组装后，容纳部20容纳触发元件26的至少一部分以及环形复位弹簧24，然而在此致动元件或柱塞28在上表面16的平面之上竖直延伸。

在图1所示的构件组装位置，所述开关由闭合密封膜(未示出)来覆盖，所述闭合密封膜将容纳部20的顶部密封并闭合，柱塞28胶粘于所述闭合密封膜。

依据本领域已知的技术，壳体14围绕图6所示的切割并弯折的金属条带来模制，所述金属条带构成固定触点和相关的连接端子。

由此，开关10包括位于容纳部20的所述底部中的第一外周固定触点30A和第二外周固定触点30B，第一外周固定触点30A和第二外周固定触点30B中的每一个通过相关的连接端子32A和32B独立地电连接于外部，所述连接端子设计成其能电连接于与其面对的、位于印刷电路板12上部分中的相应的迹线。

外周固定触点30A、30B各设置在容纳部20的竖直侧壁23附近，并呈圆片形式，在此，所述圆片竖直突出，以使得所述圆片的自由水平上表面34A、34B在容纳部20的底部22构成的水平上表面的平面之上延伸。

类似地，所述开关包括公共的第三中央固定触点36，所述第三中央固定触点36电连接于另外两个电连接端子38A、38B，端子38A、38B也用来连接于印刷电路板12的相应导电迹线。

中央固定触点36也以圆片形式制造，所述圆片的上表面40处于相对于平面底部22高、但比上表面34A和34B的高度稍低的高度处的水平面内。

带有固定电触点片的、切割而成的金属条带的形状更详细地示出在图6中。

在容纳部20的所述底部中，存在有凸块42，凸块42用于定位复位弹簧24，凸块42竖直向上突出并且是由绝缘塑料材料模制的一体件。

特别地，如可在图4中所看到的，容纳部20的竖直侧壁23包括在图4底部处的、具有半圆形的内凹圆柱形轮廓的第一部分，凸块42设置在所述第一部分中，而且所述第一部分的中心位于所述开关的与竖直致动轴线对应的竖直中央轴线VA上。

竖直侧壁23的另一部分或另一半沿长椭圆形轮廓而行，所述长椭圆形轮廓绕过第一外周固定触点30A和第二外周固定触点30B。

容纳部20容纳环形复位弹簧24并将环形复位弹簧24定位在触发穹顶状元件26的不工作的初始高位。

这里，弹簧24为例如通过切割并弯曲金属片材或者通过模制塑料材料制造的大体环形形状元件，在此弹簧24不具有导电功能。

大体环形弹簧24包括基本半圆环形状的刚性的第一部分或第一段44，所述第一部分或第一段44位于图4的下半部，且第一部分或第一段44的轮廓和宽度互补于容纳部20的竖直壁23和定位凸块42的相应部分。

如可从图5中看到的，这个刚性的第一段处于一个平面内，且环形弹簧24始终经由其下边缘46抵靠于底部22上，下边缘46被横向定向并在弹簧24弹性变形期间构成刚性段44的摆动轴线(参见下面)。

凸块42与刚性段44以及容纳部20的壁23的面对面部分的互补形状将弹簧24以具有间隙的方式定位在容纳部20中，特别地使得所述弹簧在其容纳部内不能转动，且在所述弹簧弹性变形期间所述弹簧的运动被限制为上述摆动。

弹簧24的第二部分或第二段48(对应于图4的上部分，在横向竖直中面PVML之上延伸)必要地包括两个可弹性变形分支50A和50B，两个可弹性变形分支50A和50B形成倒V形并在末端52处汇合。

特别地，可在图5中看到的，在弹簧24的未变形的不工作状态下，分支50A和50B向着底部22竖直向下延伸出刚性第一段44的平面之外，从而抵靠在该底部22上，并且由此赋予第一段44的整体平面一倾斜取向，所述倾斜取向相对于底部22的水平面以角度α倾斜。

自图5所示的弹簧24的不工作的高位开始——此时弹簧未弹性变形(或者仅有极其微小的变形以吸收游隙)，如果竖直下压刚性段44，则分支50A和50B挠曲，直到第一段44的平面状上表面45处于基本水平的平面内，这使得弹簧24围绕边缘46沿顺时针方向摆动，如图5所看到的。

弹簧24的第一段44的平面状半圆环上表面45构成用于触发元件26的下部外周环形区域的抵靠平面，在此，触发元件26为凹侧面面朝下的、具有圆形轮廓的球形穹顶状元件。

穹顶状元件26的尺寸且尤其是其外直径使得：所述穹顶状元件至少部分地容纳并定位在容纳部20中。

穹顶状元件26的总体设计在本领域中是公知的，特别地，其在弹性变形时通过状态的突变而提供触觉；穹顶状元件26是导电的，至少在所述穹顶状元件的内凹的下表面上是导电的。

在此，穹顶状元件26的抵靠在弹簧24的第一段44上的下部外周环形区域包括下部外周圆形边缘54。

如可在图5中看到的，在所述开关的不工作位置，即当使用者未在致动柱塞28上施加任何力时，穹顶状元件26像弹簧24一样以角度α倾斜，且所述穹顶状元件的下边缘54的面向两个外周固定触点30A和30B的上表面34A和34B的部分在竖直方向上处于上表面34A和34B的上方，即，在边缘54和外周固定触点30A和30B之间不存在电接触。

当使用者通过柱塞28在穹顶状元件26的外凸上表面27上沿图5中的箭头F的竖直方向施加力时(这个力的中心基本在竖直轴线VA上)，在给定穹顶状元件26和弹簧24的弹性和刚度的情况下，施加在穹顶状元件26上的第一压力不会引起穹顶状元件26弹性变形，而抵靠在刚性段44上的穹顶状元件26开始使复位弹簧24弹性变形。

弹簧24的此变型引起触发穹顶状元件26摆动，导致其下边缘54与外周固定触点30A和30B的共面的上表面34A和34B抵靠接合和电接触。

由此，穹顶状元件从图5所示的其初始不工作的高位(弹簧24朝该位置弹性压迫穹顶状元件)朝其最终开关低位(在该开关低位，穹顶状元件的环形外周边缘54抵靠在两个第一外周固定触点30A、30B上，以在这些触点之间并由此在端子32A和32B之间提供第一开关电路。

在第一致动阶段结束时，弹簧24基本是“平的”，且穹顶状元件26处于“典型”位置，在所述典型位置，穹顶状元件的下部外周环形区域抵靠在一水平面上，使得随后能进行穹顶状元件的“典型”状态突变。

随后，在沿箭头F的方向继续施加更高值的推力下，使用者引起穹顶状元件26的弹性变形以及穹顶状元件的状态突变，如本领域公知的那样。在这种变形结束时，穹顶状元件26的中央部分的导电下表面开始与中央固定触点36的上表面40电接触。

除了给予使用者触觉之外，这个变形产生中央固定触点36和外周固定触点30A和30B之间(即连接端子38A、38B和32A、32B之间)的第二开关电路。

例如，对于具有2mm直径的穹顶状元件26，在1N的力下第一致动行程等于约0.1mm，而在采用等于2.5N的致动力下，第二致动行程等于约0.2mm。

穹顶状元件26的所述外周环形区域和/或下自由边缘54经由所述穹顶状元件的导电下表面在两个固定触点30A之间直接产生电接触。

本发明不局限于已说明的两个实施例。

例如，固定触点可为刚性或柔性印刷电路板的一部分。

本发明也不局限于两个外周固定触点。

环形复位弹簧24可以与触发穹顶状元件26的下表面相连。

刚才说明的本发明的所述设计在高度上与侧向上一样特别紧凑，所述高度仅因为所述复位弹簧变形所必须的厚度或竖直高度而增加(相对于标准单动穹顶状元件开关)。

本发明不局限于由竖直柱塞致动的开关，而且本发明还可利用运动方向改变装置沿竖直轴线在穹顶状元件26中央处动作来实现横向致动的应用。

Claims (5)

1.一种双重动作型触觉电开关(10)，包括：

绝缘支撑件(14)，其处于水平面(22)内的上表面承载至少三个固定电触点，所述至少三个固定电触点包括第一外周触点(30A)、第二外周触点(30B)以及第三中央触点(36)；

触发元件(26)，其能够借助一致动元件(28)沿总体竖直方向(VA)的动作而从稳定的不工作状态弹性变形，所述触发元件包括下部外周环形区域(54)和上部穹顶状中央部分；所述下部外周环形区域(54)适于同时与所述第一外周触点和第二外周触点(30A，30B)抵靠接合来产生第一开关电路；所述致动元件(28)作用在所述上部穹顶状中央部分上，所述上部穹顶状中央部分能够变形，以在作为一方的所述第一固定触点和第二固定触点(30A，30B)和作为另一方的所述第三中央电触点(36)之间产生电连接，从而继在产生所述第一开关电路之后产生第二开关电路；

其特征在于，

在所述触发元件的稳定的不工作状态下，所述触发元件(26)能够处于：

初始的不工作的高位，所述触发元件被弹性压迫向所述初始的不工作的高位，而且在所述初始的不工作的高位，所述下部外周环形区域(54)并未抵靠在所述第一外周固定触点和第二外周固定触点(30A，30B)上；以及

最终的开关低位，所述触发元件借助所述致动元件克服所述复位弹簧的力而朝所述最终的开关低位移动，而且在所述最终的开关低位，所述触发元件(26)的所述环形区域(54)直接或间接抵靠在所述第一外周固定触点和第二外周固定触点(30A，30B)上；并且

所述开关(10)包括弹性复位元件(24)，所述弹性复位元件(24)就竖直方向而言设置在所述绝缘支撑件(14)和所述触发元件(26)之间，且所述弹性复位元件(24)总体竖向可压缩，从而使得所述触发元件(26)能够从其初始的不工作的高位向其最终的开关低位运动；并且

在所述触发开关(26)的所述初始的不工作的高位，界定了所述环形区域的下部外周边缘(54)位于与所述水平面成锐角(α)的平面内；而在所述最终的开关低位，所述下部外周边缘(54)处于与所述水平面平行的平面内并抵靠在所述第一外周固定触点和第二外周固定触点(30A，30B)上。

2.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述弹性复位元件(24)为环，所述环包括刚性支承部分(44)和可弹性变形部分(48)，所述下部外周边缘(54)的一部分抵靠在所述刚性支承部分(44)上；所述环能够在一稳定的不工作状态和弹性压缩的最终状态之间弹性变形；在所述稳定的不工作状态下，所述刚性支承部分(44)处于与所述水平面成锐角(α)的平面内；在所述弹性压缩的最终状态下，所述刚性支承部分(44)水平延伸并抵靠在所述水平上表面(22)上。

3.根据权利要求2所述的开关，其特征在于，所述复位环的所述可弹性变形部分(48)包括两个可弹性变形分支(50A，50B)，所述两个可弹性变形分支(50A，50B)在抵靠于所述水平上表面(22)上的一部位处连接到一起，该部位处于所述第一外周固定触点和第二外周固定触点(30A，30B)之间。

4.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述触发元件为球形穹顶状元件(26)。

5.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述开关包括用于所述第一外周触点(30A)、第二外周触点(30B)以及第三中央触点(36)的触点支撑件(14)，所述触点支撑件(14)界定了容纳部(20)，所述容纳部(20)的底部(22)由所述水平上表面限定。

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