CN102468072B - 薄型电开关 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电开关，其包括顶部金属支撑板(14)、抵靠在凹部(40)的底部(38)上的触发件(16)、具有固定的中央接触区域(62)的底部金属接触板(10)、以及粘性固定绝缘片(12)，该粘性固定绝缘片布置在顶部支撑板(14)的底面(26)的周边部分与底部接触板(10)的顶面(60)的周边部分之间，且通过其两个相对的面(68、70)粘合到所述两个周边部分中的每个周边部分上，从而形成用于将所述顶部支撑板(14)固定到所述底部接触板(10)上的装置。

Description

薄型电开关
技术领域
本发明涉及一种薄型电开关，其具体用于诸如便携式电话、数字相机的电器领域，以及任何其他类型的移动式或便携式产品，在这些移动式或便携式产品中，部件的小型化是设计和制造中的重要参数。
背景技术
根据第一种已知的传统设计，在这样的薄型电开关中，触发元件是呈球形帽形式的穹形件，且形状上有突然的变化，从而为使用者提供触觉感知，这样的薄型电开关包括底部接触板或基部，该底部接触板或基部用塑料材料通过包覆成型而制造，在其顶部限定有一凹部来容纳可弹性变形的触发穹形件。
在例如US-A-6,946,610所示出的这样一种设计中，当试图减小包覆成型的塑料材料的尺寸、特别是减小其厚度时，当施加力来引起触发时，有可能会发生因分层引起的金属部分和包覆塑料的分离效应。
为了减小尺寸和厚度，可以如文献US-A-7,378,609所示出的那样，制造与具有印刷电路的底板相关联的开关，在所述印刷电路上，由触发件形成的穹形件布置成与导电轨或多个导电轨直接接触。
如果减小具有印刷电路的板的厚度，板会变为柔性的。
而且，触发件应借助于其圆形底部边缘支承在完全平坦的表面上，以可靠地持续运行，但是在具有导电轨时不是这样的情况。
另外，这样的方案成本较高，因为其不允许实施批量生产线制造方法。
文献US-A-7,589,607提出一种结构，其中触发件形成的小尺寸穹形件通过凸起连接至环绕其周围的金属板。
这样的技术方案并不令人满意，因为触发件形成的穹形件可以运动，且开关的寿命显著缩短。
发明内容
本发明的目的是提出一种弥补了上述缺点的厚度非常小的电开关。
为此，本发明提出一种电开关，其特征在于，该电开关包括：
-顶部支撑板，该顶部支撑板制成为金属板的形式，该金属板被切割和成形为限定一凹部，该凹部具有环状底部，该环状底部限定一中央开孔；
-导电的触发件，其大致呈凸形，可从稳定的休止状态沿着基本垂直于所述凹部的所述底部的方向弹性变形，且所述触发件的底部边缘竖直向下抵靠在所述环状底部的面向上的表面上；
-底部接触板，其制成为切割金属板的形式，该切割金属板具有固定的中央接触区域，该中央接触区域布置成面对所述中央孔并面对所述触发件的底面的导电的中央部分；
-以及粘性固定绝缘片，该粘性固定绝缘片具有中央孔，且：
竖直地布置在所述顶部支撑板的所述底面的周边部分与所述底部接触板的所述顶面的周边部分之间；
通过其两个相对的面粘合到所述两个周边部分中的每一个周边部分，从而形成将所述顶部支撑板固定到所述底部接触板的装置。
通过这样的设计，仅仅通过金属结构而无需包覆成型即可制成非常坚硬且特别薄的开关。
此外，所有的部件通过粘性膜或片固定在一起，且其制造特别容易在生产线批量进行。
根据本发明的其他特征：
-所述开关包括致动件，该致动件安装成可相对于所述顶部支撑板沿着基本垂直于所述凹部的所述底部的方向运动，从而直接或间接地作用于所述触发件的所述中央部分的所述顶面；
-所述开关包括实心的顶部闭合膜，该顶部闭合膜的底面粘合至所述顶部支撑板的所述顶面的周边区域；
-所述底部接触板制成为切割金属板的形式，并且成形为包括所述固定的中央接触区域，该中央接触区域呈凸起的形状，该凸起以伸出的方式延伸，相对于所述顶部支撑板的平的底面稍微在竖直方向上偏离；
-所述触发件呈球形帽的形式，所述凹部呈凹筒形，且所述触发件的所述圆形底部边缘的直径以具有径向游隙的方式接收在该凹部内；
-所述顶部支撑板包括至少一个连接端子，该连接端子制成为竖直向下延伸的切割和弯曲的周边导引件的形式。
附图说明
从以下详细说明中将明了本发明的其他特征和优点，为了便于理解，将参照附图进行描述，附图中：
图1为根据本发明的教导制造的整体式电开关的放大立体图；
图2为与图1类似的视图，其中所示的电开关去掉了其顶部密封膜；
图3为与图2类似的视图，其中所示的电开关去掉了其触发件和致动件；
图4为图1的电开关的分解立体图；
图5为图1的电开关的仰视图；
图6为沿着图5的线6-6的剖面图；
图7为包括公用底部接触板的、由两个根据本发明的电开关构成的组件的立体图；
图8为图7的组件从另一视角的视图；而且
图9为图7的组件的部件的分解立体图。
具体实施方式
在以下描述中，为了更加容易地理解权利要求的表述，将以非限定的方式参照图中所示的V、L、T三面体使用竖直、纵向和横向的用语，且这些用语的使用与地球重力无关。
相同、类似或相似的部件用相同的附图标记表示。
图1至图6示出了整体式电开关100，其制成为分立部件的形式，具有单一的开关路径，且是常开型电开关。
电开关100是尺寸非常小的开关，具体而言，其特征在于其总体厚度非常小。
相对于图5所示的纵向PVLM和横向PVTM的竖直中平面，此处的电开关100具有双对称的设计。
此处的电开关100从下到上包括竖直叠置的六个部件：
-底部接触板10；
-粘性的固定密封绝缘片12；
-顶部支撑板14；
-触发件16；
-致动件18；
-闭合密封顶膜20。
顶部支撑板14是电开关100的主要结构部件。其制成为金属板的形式，该金属板具体通过冲压和弯曲进行了切割和成形。
顶部支撑板14大致呈矩形，而且由两个平行的竖直纵向表面22、两个横向的侧向平行表面24、以及两个水平平行表面(即平的底面26和顶面28)侧向限定。
顶部支撑板14的厚度约等于0.15mm。
为了将电开关100例如固定在印刷电路板(未示出)的顶面上并使其具有良好的机械强度，此处的顶部支撑板14包括布置在顶部支撑板14角部处的两对导引件30，其中每个导引件从横向侧面24水平延伸，并以直角垂直向下弯曲，终止于水平端面32处。每个导引件30还可包括将顶部支撑板14连接至印刷电路板顶面的导电轨的电连接端子。
顶部支撑板14包括竖直开口的圆形中央孔34。
中央孔34径向向内限定了台肩36，该台肩36的环形水平顶面38构成了凹部40的底部，该凹部的尺寸选择为能带有游隙地接收和容纳触发件16，且该凹部在这里由圆形的筒形竖直边缘42侧向限定。
顶部支撑板14的顶面28和38相隔的高度H1约等于0.1mm。
如公知的那样，触发件16是导电材料制成的元件，这里其大致为凸状，呈球形帽的形式，该球形帽通过其具有圆形轮廓的底部侧边缘44抵靠着底部38，而且球形帽的中央部分46定心在图1所示的电开关100的竖直轴线AV上。
触发件16的圆形底部侧边缘44的外径小于凹部40的凹形筒形壁的内径，使得可带有径向游隙地接收触发件18，且触发件18由于支承在环形底部38上，从而在水平平面内不能运动。
触发件16的凹度面向下并朝向底部38，而且触发件16可克服其自然弹性在竖直触发方向AV上变形，从而形成电连接，这在下面将加以描述。
触发件16是稳定的，并且在超出预定的触发行程后其突然改变状态，从而将触发感觉传递给使用者。
以非限定示例的方式，这里触发件16的致动方式包括集成在开关内的致动件18，该致动件18是呈具有圆形轮廓的垫片形式的按钮。
致动件18通过其平的底面48胶合并定心在触发件16的中央部分46的顶面上。
致动件18竖直延伸，突出到顶部支撑板14的顶面28之上。
电开关100在其顶部处借助于顶部闭合膜20以密封方式闭合，该顶部闭合膜20是实心柔性膜，其底面52具有粘性。
这样，顶部闭合膜20的底面52胶合在顶部支撑板14的顶面28上，围绕着凹部40，并且其也胶合到致动件18的顶面50上。
底部接触板10大致呈矩形，其由两个平行竖直纵向表面54、两个平行竖直横向表面56、以及两个平行水平表面(即平的底面58和顶面60)侧向限定。
底部接触板10的厚度约等于0.2mm。
底部接触板10制成为金属板的形式，该金属板具体通过冲压和弯曲进行了切割和成形。
底部接触板10的中央区域包括竖直向上冲压的呈凸起或垫片形式的中央部62，该凸起或垫片构成了定心在轴线AV上的固定中央接触区域，且其布置成面向中央孔62，并面向触发件14的中央部分46和致动件18的导电底面。
固定接触凸起62的顶面64的最高点相对于顶部支撑板14的底面26稍微偏离，从而凸起62部分地延伸穿过中央孔34。
顶面64可以是平的或凸起的，且其表面可以是光滑的，或设有突点。
顶面60与顶面64的最高点相隔的高度H2约等于0.1mm。
为了确保将底部接触板10固定到顶部支撑板14上，且为了确保朝向凹部40底部的密封封闭，电开关100包括粘性固定绝缘片12，该粘性固定绝缘片12在中央开有圆孔66。
粘性固定绝缘片12的粘性顶面68竖直布置，且胶合到大致呈环状的面向顶部支撑板14的底面26的周边部分上，而且，粘性固定绝缘片12的底面70胶合到大致呈环状的面向底部接触板10的顶面60的周边部分上。
这样，粘性固定绝缘片12通过其两个相对的面68和70粘合到所述两个环状部分的每一个，从而形成用于将顶部支撑板14固定到底部接触板10上的装置，以及用于凹部40的密封闭合装置。
粘性固定绝缘片12的厚度在50微米到150微米之间。
粘性固定绝缘片12例如制成为一层胶的形式。
作为一变型例，粘性固定绝缘片12包括电绝缘的支撑膜，该膜在每一面上都涂覆有一层粘合剂。
开关10的总体高度H3约等于0.4mm。
如上所述的电开关100按照如下方式运行。
在使用者从上向下沿着轴线AV向包括闭合密封顶膜20的顶面的开关最高处竖直施力时，力作用在致动件18上，致动件18通过激发而作用在触发件16上，触发件16在超过某一轴向行程后，状态发生突然变化。
触发件16的变形以及其状态的这一变化使得其中央区域46的底面抵靠在固定接触凸起62的顶面上，并与固定接触凸起62的顶面电接触。
这样，在金属导电的顶部支撑板14和同样是金属导电的底部接触板10之间形成电接触，这两块板通过粘性固定绝缘片12分隔开且彼此绝缘。
从而在这两块板之间形成电开关路径，并因而在印刷电路板的与端子30相连的导电轨和与底部接触板10相连的导电轨之间分别形成电开关路径。
如公知的那样，触发件16的状态的突变激发了使用者可感知的触觉。
当使用者释放力时，触发件16弹性回复到其休止状态，这一状况变化使得先前建立的电开关路径断开，电开关100恢复到其常开状态。
根据本发明的电开关100具有非常小的尺寸。
这些尺寸总体大约为2mm×2.5mm(对于直径约为1.5mm的触发穹形件18而言)，且其厚度也减小到大约0.5mm。
该部件非常坚硬，这是因为其主要由金属制成，其两个主要部分包括两个板10和14。
穹形触发件16具有一基部，该基部包括其底部水平边缘44，该底部水平边缘44是完全平的，且抵靠在凹部40的环形底部38上，从而使触发件16的寿命最长。
电开关100的制造成本也非常低，主要是因为与将绝缘塑料材料包覆成型的传统工艺相比，可通过切割而高速生产底部接触板10。
通过对板进行切割和冲压而制造顶部支撑板14使得可在厚度得到完美控制的非常薄的板中制造出具有完全平的环状底部的凹部。对于制造底部接触板10而言也是这样。
顶板14除了具有中央孔之外，也是实心和匀质的，从而也非常坚硬，如同底板10一样。
在变型例中：
-触发件可由布置在凹部40内的两个相同的重叠穹形件16构成；
-触发件是具有矩形或方形轮廓的穹形，而凹部呈互补的形式；
-致动件不集成在开关中；
-致动件为固定至顶部支撑板14的柔性结构。
图7至图9示出了“多个”电开关组件的示例，此处，该组件包括两个电开关，电开关的设计与以上参照单个电开关100描述的设计类似。
这里，该组件包括由两个电开关100共用的底部接触板10。
这里，每一顶部支撑板14具有单个弯曲导引件30，导引件30形成构成弹性支路的固定电连接端子，使得可将组件安装和连接到印刷电路板的顶面上，而共用的底部接触板10沿着印刷电路板的侧向边缘延伸。
类似地，此处，底部接触板10包括弯曲导引件61，弯曲导引件61形成固定连接端子，该端子布置在顶部支撑板14的两个导引件30之间的中央。

Claims (6)

1.一种电开关(100)，其特征在于，该电开关包括：
－顶部支撑板(14)，该顶部支撑板制成为金属板的形式，该金属板被切割和成形为限定一凹部(40)，该凹部具有环状底部(38)，该环状底部限定一中央开孔(34)；
－导电的触发件(16)，其大致呈凸形，可从稳定的休止状态沿着基本垂直于所述凹部(40)的所述环状底部(38)的方向(AV)弹性变形，且所述触发件的底部边缘(44)竖直向下抵靠在所述环状底部(38)的面向上的表面上；
－底部接触板(10)，其制成为切割金属板的形式，该切割金属板具有固定的中央接触区域(62)，该中央接触区域布置成面对所述中央开孔(34)并面对所述触发件(16)的底面的导电的中央部分；
－以及粘性固定绝缘片(12)，该粘性固定绝缘片(12)具有中央孔(66)，并且：
竖直地布置在所述顶部支撑板(14)的底面(26)的周边部分与所述底部接触板(10)的顶面(60)的周边部分之间；
通过该粘性固定绝缘片的两个相对的面(68，70)粘合到所述顶部支撑板(14)的底面(26)的周边部分与所述底部接触板(10)的顶面(60)的周边部分中的每一个周边部分，从而形成将所述顶部支撑板(14)固定到所述底部接触板(10)的装置。
2.根据权利要求1所述的电开关，其特征在于，其包括致动件(18)，该致动件(18)安装成能够相对于所述顶部支撑板(14)沿着基本垂直于所述凹部(40)的所述环状底部(38)的方向(AV)运动，从而直接或间接地作用于所述触发件(16)的所述中央部分(46)的顶面。
3.根据权利要求1所述的电开关，其特征在于，其包括实心的顶部闭合膜(20)，该顶部闭合膜的底面(52)粘合至所述顶部支撑板(14)的顶面(28)的周边区域。
4.根据权利要求1所述的电开关，其特征在于，所述底部接触板(10)制成为切割金属板的形式，并且成形为包括固定的中央接触区域(62)，该中央接触区域呈凸起的形状，该凸起以伸出的方式延伸，相对于所述顶部支撑板(14)的平的底面(26)稍微在竖直方向上偏离。
5.根据权利要求1所述的电开关，其特征在于，所述触发件(16)呈球形帽的形式，所述凹部(40)呈凹筒形，且所述触发件(16)的圆形的底部边缘(44)的直径以具有径向游隙的方式接收在该凹部内。
6.根据权利要求1所述的电开关，其特征在于，所述顶部支撑板(14)包括至少一个连接端子(30)，所述连接端子制成为竖直向下延伸的切割和弯曲的周边导引件的形式。
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