CN104584166A - 具有弯曲可变形接触元件的按钮开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及按钮开关5，其包括弯曲的可变形接触元件4。按钮开关5包括至少一个第一末端点1、至少一个第二末端点2和至少一个第三末端点3。可变形接触元件4在第一状态和第二状态之间转换。在第一状态中，可变形接触元件4将至少一个第一末端点1和至少一个第二末端点2连接，而在至少一个第三末端点3和至少一个第一末端点1之间没有接触，并且在至少一个第三末端点3和至少一个第二末端点2之间也没有接触。在第二状态中，可变形接触元件4将至少一个第一末端点和至少一个第三末端点3连接，而至少一个第二末端点2和至少一个第一末端点1之间没有接触，至少一个第二末端点2和至少一个第三末端点3之间也没有接触。这意指按钮开关5设计为常闭和常开。

Description

具有弯曲可变形接触元件的按钮开关

技术领域

本发明涉及具有弯曲可变形接触元件的按钮开关，并且具体地涉及正常闭合和常开的该开关。

背景技术

在希望通过变形接触元件的变形来建立一组末端点至另一组末端点之间的电连接的多种应用中使用包括弯曲变形接触元件例如穹窿形状接触元件的按钮开关。末端点通常可以沿着变形接触元件的边缘设置，并且在中心低于变形接触元件的凹形表面，使得通过在变形接触元件上施加压力获得接触。该开关可以例如在仅当安全按钮被一直按下时运行的设备中使用，或者在当按钮被按下时生成信号的设备中使用。该信号可以例如是用于引起注意的音频信号，或者其可以是适配于触发另一组事件开始的信号。

对于一些使用，例如对于如以上所描述的安全按钮，存在即使当设备的用户已经停止按下按钮后被按下的按钮仍错误地连续记录的风险。作为该应用中的一个选择，可以运行对于常开常闭开关的输出的检查以估计按钮是否被按下。

因此，改进的按钮开关可能是有利的，并且具体地更稳定的按钮开关可能是有利的。

发明内容

本发明的目的是提供被常开和常闭的按钮开关。

本发明的另一个目的是提供具有比现在已知开关更大内置安全性的按钮开关。

本发明的进一步目的是提供对现有技术的替换。

因此，在本发明的第一方案中旨在通过提供按钮开关得到以上描述的目的和多个其它目的，按钮开关包括具有第一凸形表面和相反的第二凹形表面的可变形接触元件，其中：

至少一个第一末端点设置为邻近边缘并且电连接至可变形接触元件；

至少一个第二末端点设置为使得其在距可变形接触元件的边缘一定距离处可电连接至可变形接触元件的第一表面；以及

至少一个第三末端点设置为使得其可电连接至可变形接触元件的第二表面并且在距可变形接触元件的边缘一定距离处设置在由第二凹形表面限定的体积内；并且

其中，当使用时，可变形接触元件具有

第一状态，其中，在第一状态中可变形接触元件未被激活并且将至少一个第一末端点和至少一个第二末端点连接，而在至少一个第三末端点和至少一个第一末端点之间不存在接触，在至少一个第三末端点和至少一个第二末端点之间也不存在接触；以及

第二状态，其中，在第二状态中可变形接触元件被激活并且将至少一个第一末端点和至少一个第三末端点连接，而至少一个第二末端点和至少一个第一末端点之间不存在接触，至少一个第二末端点和至少一个第三末端点之间也不存在接触。

具有该配置的开关也被称为被常闭和常开，其中“常”也指开关处于未激活状态，也就是接触元件处于不变形状态的状态。利用如以上所描述的末端点的该分组，开关关于至少一个第一末端点和至少一个第二末端点之间的连接常闭并且关于至少一个第三末端点和至少一个第一末端点和至少一个第二末端点之间的连接常开。这可以从附图的以下描述中更清楚。

末端点优选地是固定的并且被适配于连接至电路例如至印刷电路版。用于给定应用的开关的数量可以从一个开关并且变化任何希望数量。“固定”并不意指没有发生任何移动。可能例如将至少一些设置在弹性可变形材料上的末端点，弹性可变形材料在开关被致动时刻轻微变形。

可变形接触元件在整个厚度上由导电材料制成。可替换地，可变形接触元件由电绝缘材料如硅树脂或者PE制成，电绝缘材料被导电材料如镍或者铜覆盖。在又另一个可替换中，可变形接触元件由填充有导电颗粒的橡胶材料制成。这意味着根据实际其实际组分，接触将是机械接触和/或者电接触。

在本发明的一些实施例中，可变形接触元件的第一表面和第二表面具有双曲率；也就是在两个方向中弯曲的表面。其可以例如是穹窿形状的，例如是半球形状的或者在两个垂直方向中具有不同的曲率。半球形状的优点是在装配期间不存关于定向的限制。另一方面，可能希望非对称形状以确保可变形接触元件的具体定向，例如对于以下将描述的包括如电绝缘区域的实施例

可变形接触元件可替换地可以具有在一个方向中线性并且在其它方向中弯曲的第一表面和第二表面。其形式可以例如是曲线的如弯曲的导电材料条。具有制成为条状材料的可变形接触元件的开关可以例如对于空间有限的应用是有用的，因为该开关可以在宽度方向中做得狭窄。

可以通过致动器将可变形接触元件从其第一状态变形至其第二状态。该致动器可以是安装在按钮开关上的可制动按键。可替换地，开关可以适配于设置为使得可变形接触元件由不是开关的一部分的致动器变形。在该两个实施例中，可变形接触元件可以适配于通过具有从任何适当角度如从相对于附图中示出的定向的上方或者侧向地施加于其上的力而被致动。

在一些可替换的实施例中，可以通过压缩空气将可变形接触元件从其第一状态变形至其第二状态。通常通过使用压缩空气或者气压以使接触元件变形，开关可以例如在包括不易燃气体的箱体中用作过载传感器。

在本发明的可变形接触元件第一表面和第二表面具有双曲率的实施例中，至少一个第一末端点可以形成为沿着可变形接触元件的整个边缘的环形区域。该实施例的目的可以例如是为了得到较低接触电阻或者允许待被使用的较高电流。

第一末端点可替换地形成为独立末端点，独立末端点设置为使得独立末端点在其对应的独立末端点处连接至可变形接触元件。对于具有双曲率的第一表面和第二表面的接触元件，该第一末端点可以沿着边缘均匀地分布，因而对于具有在一个方向中是线性的第一表面和第二表面如由条状材料制成的接触元件，第一末端点通常将仅沿着可变形接触元件的直线和不移动边缘设置。

至少一个第二末端点设置在至少部分由导电材料制成的包括孔的表面上，其中，可以通过孔被致动可变形接触元件以从第一状态改变至第二状态。该表面可以例如是开关的上部或者壳体的一部分。导电表面不必须是平面的而是可以例如是穹窿形状的。孔的形状应该在将建立电接触的所有点处与可变形接触元件的形状匹配，但是可以不必具有沿着孔的整个边缘的电接触。孔的形状可以例如使得当可变形接触元件在第一状态中时，在可变形接触元件和沿着孔的整个边缘的表面之间存在电接触，或者电接触可以仅沿着孔的一部分。可变形接触元件的一部分可以延伸穿过孔。可替换地，可变形接触元件可以例如具有平面中心部分或者在与可变形接触元件的剩余部分的弯曲的相反的方向中弯曲。为了保持开关的高度至最小值这可以是有利的。

在本发明的一些实施例中，存在至少两个第一末端点。在该实施例中，可变形接触元件可以包括电绝缘区域，其设置为使得至少一个第一末端点与至少一个其它第一末端点电绝缘。该电绝缘区域也可以可替换地或者组合地设置为使得至少一个第二末端点与至少一个其它第二末端点电绝缘。具有绝缘区域的可变形接触元件可以例如由被导电材料如镍或者铜部分地覆盖的电绝缘材料如硅树脂或者PE制成。

附图说明

关于附图现在将更详细地描述根据本发明的按钮开关。附图示出了实施本发明的一种方式并且附图不应被理解为限制落入附上权利要求组范围内的其它可能实施例。

图1示出了根据本发明的按钮开关的实例的横截面图。

图2示意地示出了末端点和在第一状态中的可变形接触元件的相互设置。

图3示意地示出了在第二状态中的可变形接触元件。

图4示意地示出了在本发明的不同实施例中可变形接触元件可以如何从不同方向激活。在图4a中，从上方激活，并且在图4b中，从侧面激活。

图5示意地示出了环形的第一或者第二末端点。

图6示意地示出了第一和第二末端点如何可以独立设置的实例。

图7示意地示出了可变形接触元件延伸穿过包括第二末端点的表面中的孔的实施例的横截面图。

图8示意地示出了可变形接触元件的中心区域是平坦的并且不延伸穿过包括第二末端点的表面中的孔的实施例的横截面图。

图9示意地示出了本发明的一个实施例，其中，可变形接触元件包括在第一表面或者穿过厚度的电绝缘区域。图9a是俯视图并且图9b是侧视图。

图10示意地示出了具有导电和电绝缘区域的可变形接触元件的不同设计的横截面图。

图11示意地示出了具有导电区域和电绝缘区域的可变形接触元件的设计的俯视图或者仰视图。

具体实施方式

根据本发明的按钮开关5可以例如具有如在图1中的横截面图中示出的一个的设计。其包括上部6、中间体7和可致动按键形式的致动器8。其还包括接下来将详细描述的可变形接触元件4和多个固定末端点1、2、3。

如图2中所示出的，可变形接触元件4具有第一凸形表面9和相反第二凹形表面10。其包括设置为邻近可变形接触元件4的边缘11并且电连接至可变形接触元件4的第一末端点1。在如图中示出的可变形接触元件4的未激活状态中，第二末端点2设置为使得它们在距可变形接触元件4的边缘11一定距离处电连接至可变形接触元件4的第一表面9。第三末端点设置为使得其与可变形接触元件4的第二表面10可电连接。第三末端点3设置在可变形接触元件4的凹形表面限定的体积内并且距可变形接触元件4的边缘11一定距离。在示出的实施例中，仅存在一个第三末端点，但是具有多个第三末端点的开关也被本发明的范围所覆盖。至少一个第三末端点3无须相对于可变形接触元件4对称设置。

可变形接触元件4具有如图2和图3分别示意地示出的第一状态和第二状态。在也被称为“正常”状态的第一状态中，可变形接触元件4是未激活的并且因而不变形，可变形接触元件4将第一末端点1和第二末端点2连接，而在第三末端点3和第一末端点1之间没有接触，在第三末端点3和第二末端点2之间也没有接触。具有这样配置的按钮开关5因而还被称为常闭和常开。利用如在本说明书中使用的末端点的设计，图2中示出的开关5相对于第一和第二末端点1、2常闭并且相对于第三末端点3和第一和第二末端点1、2常开。

在图3中示出的第二状态中，可变形接触元件4被激活并且因而变形并且连接第一末端点1和第三末端点3，因而在第二末端点2和第一末端点1之间没有接触，在第二末端点和第三末端点3之间也没有接触。

图2和图3是示意的横截面图，并且它们示出了两个实施例，一个实施例中可变形接触元件4的第一表面9和第二表面10具有双曲率，例如为穹窿形状，以及一个实施例中可变形接触元件4的第一表面和第二表面9、10在一个方向中是线性的并且在其它方向中是弯曲的，例如由条形材料制成。在后者的情况中，可变形接触元件4是垂直于纸的平面的线。

在图1中示出的按钮开关5中，由为按钮开关5的一部分的可致动按键形式的致动器8将可变形接触元件4从其第一状态变形至第二状态。该按键可以例如为适配为被手动激活。致动器8还可以是自动或者半自动系统的一部分。致动器8可以例如用于检测气动驱动系统中的正确位置，或者如果例如活塞移出希望工作范围致动器8可以被用作断路器。致动器8原理上可以设置为在会提供可变形接触元件4的变形的任意方向中移动。实际上，致动器8典型地将设置为关于分别在图4a和图4b中示意地示出的实施例的定向从上方或者侧向地在可变形接触元件4上施加压力。在使用中，按钮开关5当然可以设置在任意希望的定向中，例如与图中所示出的相比倒置或者旋转90度。

图5示意地示出了环形第一末端点1的可能布局的俯视图。该形状将典型地结合穹窿形状可变形接触元件4使用，穹窿形状可变形接触元件4设置为使得第一末端点1的环形区域位于沿着可变形接触元件4的整个边缘11搁置。对于在垂直方向中具有不同曲率的双曲率可变形元件4，对应的相干第一末端点1将形成为椭圆区域。对于可变形接触元件4的这两种形状，第一末端点1可替换地可以形成为如在图6中示意地示出的独立第一末端点。图6示出了四个末端点1，但是在本发明的范围内任何希望数量将是可能的。

按照与对于至少一个第一末端点1所描述的相同的方式，至少一个第二末端点2也可以成形为环形表面，或者多个独立第二末端点2设置为使得当可变形接触元件4在第一状态中时第二末端点2电连接至可变形接触元件4。

图7示出了一个实施例，其中在该实施例中可变形接触元件4延伸穿过至少部分具有导电材料的表面中的孔12。通过使用致动器8经过孔按下可变形接触元件4，可变形接触元件4可以被致动以从第一状态改变至第二状态。图8示出了可替换实施例，其中可变形接触元件4在顶端处是平坦的，使得可变形接触元件4不延伸穿过孔12。该设计可以例如被用于将开关5的高度最小化。

如果可变形接触元件4完全是由导电材料制成，则所有的第一末端点1将典型地在任何时间被连接至彼此。对应地，当可变形接触元件4在其第一状态中时，所有的第二末端点2将典型地连接至彼此，并且当可变形接触元件4在其第二状态中时，所有的第二末端点2断开。

图9示出了一个实施例，其中在该实施例中可变形接触元件4包括跨第一表面9设置的电绝缘区域13以及也在第一状态中由绝缘区域13彼此电绝缘的两个第二末端点2。图9a是俯视图并且图9b是侧视图。对应的电绝缘区域13可以设置在第二表面10上使得当第一末端点1设置在电绝缘区域13的相反侧上时，第一末端点1也是电绝缘的。这可以例如是通过具有延伸穿过可变形接触元件4的厚度的电绝缘材料得到。该配置可以例如通过将聚合物材料的一个或者多个预定区域涂覆有导电层例如镍或者铜而得到。通过掺杂/涂覆不导电可变形元件的预定区域，可以降低开关中可移动部件的数量。

图10示意地示出了具有导电和电绝缘区域的可变形接触元件的不同设计的横截面图。在图10和图11中，导电材料采用实线示出并且电绝缘材料采用虚线示出。区域的实际延伸可以与图中这些示出的不同，只要满足在图中示出的整体原则。

图10a示出了可变形接触元件为一个分层结构，其具有为延伸穿过接触元件4厚度的带形式并且跨垂直于纸的平面中接触元件4的中央电绝缘区域13。可变形接触元件4的剩余部分由形成彼此电绝缘的两个区域14的导电材料制成。该设计可以例如通过包括注射两种聚合物材料的注射成型得到，一种包括导电颗粒。

图10b示出了从电绝缘元件中设计的可变形接触元件4，该电绝缘元件具有在两个区域14上设置在其两侧的导电材料。因而，形成电绝缘中心区域13，其延伸经过可变形接触元件4的厚度。为了建立区域14处两个导电层之间的电接触，电绝缘元件在设置在导电材料之间的部分处被打孔。

图10c示出了由导电上层例如金属穹窿形成的变形元件4。例如聚合物膜形式的电绝缘膜就设置在金属穹窿下方。再往下，两个区域14由例如金属材料层或者膜形式的导电材料覆盖。因而，仅在可变形接触元件4的下第二表面10上得到中心电绝缘区域13。以对应的方式，电绝缘区域13可以在上第一表面9上建立。

图11示意性示出了具有导电区域和电绝缘区域的可变形接触元件的另一个设计的俯视图或者仰视图。此处，可变形接触元件的主要部分由导电材料制成。电绝缘材料设置在可变形接触元件的有限区域13处，并且这些电绝缘区域13的部分再次被导电材料14覆盖。

根据本发明的按钮开关原则上可以具有任意尺寸，但是通常大小是10毫米至20毫米级别的宽度。主体7和上部6通常是由注射成型制成，并且按钮开关通常用全自动或者半自动过程来装配。它们可以制成为独立组件或者它们可以合并在其它产品中，例如医疗设备。在后者的情况中，图1中示出的上部6通常将省略。

尽管本发明已经结合具体实施例描述，但是本发明并不以应被理解为以任何方式限制至所提出的实例。本发明的范围由附上的权利要求组陈述。在权利要求书的语境中，术语“包括”并不排除其它可能的元件或者步骤。另外，参照例如“一”或者“一个”等的提及并不应当理解为排除多个。关于在附图中指代的元件权利要求中附图标记的使用也不应当被理解为限制本发明的范围。另外，在不同权利要求中提及的各个特征可能被有利地组合，并且在不同权利要求中提及这些特征并不排除特征的组合是不可能的和不利的。

Claims (11)

1.一种按钮开关(5)，其包括具有第一凸形表面(9)和相反的第二凹形表面(10)的可变形接触元件(4)，其中：

至少一个第一末端点(1)设置为邻近所述可变形接触元件(4)的边缘(11)并且电连接至所述可变形接触元件(4)；

至少一个第二末端点(2)设置为使得其在距所述可变形接触元件(4)的所述边缘(11)一定距离处可电连接至所述可变形接触元件(4)的第一表面(9)；并且

至少一个第三末端点(3)设置为使得其可电连接至所述可变形接触元件(4)的第二表面(10)，并且在距所述可变形接触元件(4)的所述边缘(11)一定距离处设置在由第二凹形表面(10)限定的体积内；并且

其中，当使用时，可变形接触元件(4)具有：

第一状态，其中，在第一状态中所述可变形接触元件(4)未被激活，并且将所述至少一个第一末端点(1)和所述至少一个第二末端点(2)连接，而在所述至少一个第三末端点(3)和所述至少一个第一末端点(1)之间不存在接触，在所述至少一个第三末端点(3)和所述至少一个第二末端点(2)之间也不存在接触；以及

第二状态，其中，在第二状态中所述可变形接触元件(4)被激活，并且将所述至少一个第一末端点(1)和所述至少一个第三末端点(3)连接，而在所述至少一个第二末端点(2)和所述至少一个第一末端点(1)之间不存在接触，在所述至少一个第二末端点(2)和所述至少一个第三末端点(3)之间也不存在接触。

2.根据权利要求1所述的按钮开关(5)，其中，所述可变形接触元件(4)的第一表面和第二表面(9、10)具有双曲率。

3.根据权利要求1所述的按钮开关，其中，所述可变形接触元件(4)的第一表面和第二表面(9、10)在一个方向上是线性的并且在其它方向上是弯曲的。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的按钮开关(5)，其中，通过致动器(8)将所述可变形接触元件(4)从其第一状态变形至其第二状态。

5.根据权利要求4所述的按钮开关(5)，其中，所述致动器(8)是安装在所述按钮开关上的可致动键。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的按钮开关(5)，其中，通过压缩空气将所述可变形接触元件(4)从其第一状态变形至其第二状态。

7.根据权利要求2或者当权利要求4至6引用权利要求2时根据权利要求4至6中的任意一项所述的按钮开关(5)，其中，所述至少一个第一末端点(1)形成为沿着所述可变形接触元件(4)的整个边缘(11)的环形区域。

8.根据权利要求1至6中任意一项所述的按钮开关(5)，包括形成为独立末端点的两个或者更多个第一末端点(1)。

9.根据前述权利要求中任意一项所述的按钮开关(5)，其中，所述至少一个第二末端点(2)设置在至少部分由导电材料制成的包括孔(12)的表面上，其中，能够通过孔(12)致动所述可变形接触元件(4)以从所述第一状态改变至所述第二状态。

10.根据前述权利要求中任意一项所述的按钮开关(5)，其中，存在至少两个第一末端点(1)，并且其中所述可变形接触元件(4)包括被设置为使得至少一个第一末端点(1)与至少一个其它第一末端点(1)电绝缘的电绝缘区域(13)。

11.根据前述权利要求中任意一项所述的按钮开关(5)，其中，存在至少两个第二末端点(2)，并且其中所述可变形接触元件(4)包括被设置为使得至少一个第二末端点(2)与至少一个其它第二末端点(2)电绝缘的电绝缘区域(13)。