CN105428132B - 开关结构 - Google Patents

Abstract

本公开的实施方式涉及一种开关结构，包括：支撑部(31)和导电桥(32)；所述导电桥(32)与所述支撑部(31)枢轴连接，以使得所述导电桥(32)可关于所述支撑部(31)向两个不同的方向枢转而分别与两个不同的静触头接触。该开关结构可以显著减少甚至避免开关切换时在导电桥与支撑部之间发生的弹跳以及由此导致的电弧放电烧蚀，从而显著延长开关的使用寿命。

Description

开关结构

技术领域

本公开的各实施方式涉及开关领域，尤其涉及开关中的导电桥结构。

背景技术

目前，开关的驱动方式主要分为两种。一类如图1所示，该类开关的银桥12基本水平放置在支撑片11上。主要通过弹簧力F2滑动地作用在银桥12上来驱动银桥12以线接触的方式在支撑片11上往复摆动以选择性地与银桥12两侧的静触头分别接触。在银点接触过程中，银桥上的银点受到冲击力F1,使银桥12本来与支撑片11接触的底面与支撑片接触面变得不在同一高度上。这种现象也称作弹跳现象。驱动力F2的作用点与支撑力F3的作用点偏离越远，弹跳现象也就越明显。这样会加快银桥和支撑片之间的电腐蚀，导致银桥和支撑片之间接触电阻增高，从而致使开关温升提高，降低了开关使用寿命。

另外一类开关的驱动方式如图2A-2D所示。这类开关中的银桥22基本竖直放置在例如支撑槽的支撑部21上。弹簧力F2通过与银桥22接合的弹簧作用在银桥22上。与比前一类开关不同的是，另外有一个驱动件23通过拨动银桥22而向其施加横向于银桥22的驱动力F4，以破坏银桥22原有的力平衡状态，从而推动银桥在弹簧力F2的作用下快速翻转到另一力平衡状态。同样的，在银点接触过程中，银桥上的银点受到一个较大的瞬间冲击力F1的情况下，导致银桥发生在瞬间冲击F1作用下，出现向上跳起并脱离支撑槽的现象。并且驱动力F4与弹簧力F2作用点相差越远，弹跳现象也会越明显。

此外此类银桥在结构设计也存在不少隐患:首先在加工中，在最后对银桥的底部整形成斜面221的挤压工序中(如图2B-2C所示)，由于金属材料在受到挤压力的作用下，变形量会出现不同，造成银桥与支撑槽接触面不能保证完全的水平。而且，在银桥的生产过程中，落料切断不充分出现的毛刺之类的瑕疵，也会极大的加剧发生跳动现象的可能性。另外，在设计中为了减小跳动发生，往往使用较大的弹簧力驱动。但因为受力不均衡，较大的弹簧力造成银桥向一边倾斜，导致跳动现象增加。银桥在运动中的限位，往往是靠一个相距0.8mm左右V型支撑槽21中(见图2D)。为了不影响银桥的运动，V型支撑槽21与银桥22之间会设置较大间隙，这就容易导致银桥在摆动过程中由于力的作用而在V型支撑槽21中发生扭动现象，使弹跳现象更易发生。

另外，为了增加润滑，在装配过程中必须在银桥底部涂抹油脂。这不仅费时并增加了成本，而且在高温情况下，油脂会发生碳化，碳粉附着在底壳内壁上，导致开关性能下降甚至失效。

发明内容

鉴于上述原因，本公开的实施例提供一种开关结构，其用于解决上述现有的开关结构中所存在的问题的至少一部分。

根据本公开的实施方式，提供一种开关结构，包括：导电桥和支撑导电桥的支撑部；其中，导电桥与支撑部枢轴连接，以使得导电桥可关于支撑部向两个不同的方向枢转而分别与两个不同的静触头接触。

通过导电桥和支撑部之间的该枢轴连接结构，既保证了导电桥相对于支撑部的自由转动，又限制了导电桥的多余的自由度，消除了产生弹跳现象的主要因素。因此，导电桥与支撑部连接处的烧蚀现象显著减弱。因此，该开关结构能够获得更长的使用寿命。由于电弧烧蚀现象减弱，该导电桥和支撑部甚至可以减少昂贵的银材料的使用量甚至不使用银材料，而仅使用铜来制作该导电桥和支撑部，以达到与现有技术中的开关结构相同甚至更好的使用寿命。

根据本公开的实施方式，导电桥与支撑部之间的连接为轴与孔的配合。轴可以形成在导电桥上或支撑部上，或者轴为一个单独的部件。可选地，导电桥与支撑部铆接在一起。

根据本公开的实施方式，导电桥与支撑部在枢轴连接处附近具有彼此面对的部分。

根据本公开的实施方式，在导电桥与支撑部的彼此面对的部分之间设有弹簧装置，弹簧装置沿枢轴连接的轴向抵靠彼此面对的部分以电连接导电桥与支撑部的彼此面对的部分。可选地，弹簧装置可以套设在轴上。弹簧装置可以为波形弹簧、弹簧垫圈、螺旋弹簧或板簧。

该弹簧装置将在轴向方向上始终保持导电桥与支撑部的彼此面对的部分之间的电连接，并且不受到静触头的反作用力的影响。这样，即使发生弹跳现象，由于导电桥与支撑部之间在枢轴的轴向上始终保持电连接，因而也不会在导电桥和支撑部之间发生拉弧放电现象。

根据本公开的实施方式，该开关结构还可以包括夹紧装置，夹紧装置被配置为将导电桥与支撑部朝向彼此夹紧，以使在枢轴连接处附近的彼此面对的部分之间电连通。

根据本公开的实施方式，在轴与孔之间在径向上具有间隙，使得导电桥可相对于支撑部在轴的轴向上摆动。

根据本公开的实施方式，在导电桥的两端分别具有用于与静触头接触的动触头。动触头的中心在枢轴连接的轴向上偏离导电桥的与支撑部枢轴连接的位置。由于动触头的偏移设置，在由于静触头的反作用力而出现跳动时，能够借助于该反作用力而使导电桥和支撑部的侧面之间迅速接触而保持电连接。因此，该实施方式同样能够基本避免导电桥和支撑部之间的电弧烧蚀。

根据本公开的实施方式，在导电桥上具有驱动头，以用于接合一驱动弹簧而使驱动弹簧能够向导电桥施加驱动力，从而使得导电桥枢转。可选地，驱动头被设置为在枢轴连接的轴向上偏离导电桥的与支撑部枢轴连接的位置。这样，可以通过驱动弹簧始终向导电桥施加转矩，以始终保持导电桥与支撑部之间的电连接，从而消除电弧放电烧蚀。

根据本公开的实施方式，导电桥的厚度为0.5-2.0mm，并且轴与孔之间在径向上的间隙为0.01-0.1mm，以便于导电桥的摆动。

根据本公开的实施方式，还提供一种开关装置，包括至少一个前述的开关结构。可以了解，该开关装置具有前述的各实施方式的开关结构的优点。

附图说明

当结合附图阅读下文对示范性实施方式的详细描述时，这些以及其他目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1是现有技术中的一种开关结构的示意图；

图2A是现有技术中的另一种开关结构的示意图；

图2B是图2A中的开关结构中的银桥的正视图；

图2C是图2A中的开关结构中的银桥的侧视图；

图2D是图2A中的开关结构的截面图；

图3是根据本公开的一个实施方式的开关结构的前侧剖视图；

图4是图3中的开关结构的侧视图；

图5A是根据本公开的另一个实施方式的开关结构的示意图；

图5B是图5A中的区域A的局部放大图；

图5C中示出了在图5A的实施方式中使用的波形弹簧；

图6是根据本公开的另一个实施方式的开关结构的侧视图；

图7是图6中的开关结构的受力图。

具体实施方式

现在将仅通过示例性方式来详细地描述本公开的各种实施方式。

参考图3，其示出了根据本公开的一个实施方式的开关机构。该开关机构可以用于各种控制电路通断的开关装置中，例如可以将至少一个该开关结构安装在开关面板中以构成适于安装在墙上的开关装置，以控制例如电灯的开关操作。

该开关结构包括导电桥32和支撑导电桥32的支撑部31。导电桥32与支撑部31枢轴连接。支撑部31是导电的，并且导电连接到安装该开关结构的开关装置的一个接线端子。该开关装置还包括分别位于该支撑部31两侧的两个静触头33。这两个静触头分别连接到该开关装置的另外两个接线端子。与支撑部31关联的接线端子可电连接到电路的一端，与两个静触头关联的两个接线端子之一可连接到电路的另一端，而与另一个静触头关联的接线端子可不连接任何电路。导电桥32在支撑部31两侧分别具有用于与静触头33接触的动触头36。这样，当导电桥32关于支撑部31向两个不同的方向枢转而分别与两个不同的静触头接触时，导电桥32即可实现与两个静触头之一关联的接线端子与支撑部31所关联的接线端子之间的电连接，从而实现对电路的导通和断开。

当然，剩余的那个与静触头关联的接线端子也可以连接到另外的电路，以使该开关装置作为双控开关来控制电路的通断。

可选地，在导电桥32上具有一个驱动头321。驱动头321的中心通过导电桥32的枢转中心。开关装置的按钮4通过一个驱动弹簧5与该驱动头321接合。通过按压按钮4朝向一侧倾斜，倾斜的驱动弹簧5将驱动导电桥32朝向相反的一侧倾斜(见图3)。结果，导电桥32较低一侧的动触头36将接触该侧的静触头33。驱动弹簧5将导电桥32保持在该倾斜位置以保持动、静触头之间的接触。

由于导电桥32被以较高的速度旋转驱动，突然的接触将导致静触头33向与之接触的动触头施加一个较大的反作用力。该反作用力可能导致导电桥32克服驱动弹簧5的压力而在导电桥32与支撑部31之间的径向空隙间发生瞬时跳动。该径向空隙可能是为保证导电桥32能够关于支撑部31自由转动而通常具有的。该跳动虽然也会导致导电桥32与支撑部31之间的电连接的瞬时断开(这在有电流通过导电桥32和支撑部31时，例如刚刚将开关切换到闭合状态时，将导致导电桥32和支撑部31之间的拉弧放电现象)，但由于导电桥32和支撑部31之间的枢轴连接，导电桥32与支撑部31之间的径向间隙非常有限，因此导电桥的弹跳幅度与现有技术中的导电桥自由搁置在支撑部上的结构相比大为减小。因此，拉弧放电的距离和持续时间也都大为减小。导电桥32将由于枢轴连接的约束而很快地回到稳定的状态，从而继续在驱动弹簧5的作用下保持与支撑部31之间的稳定的电连接。

通过导电桥32和支撑部31之间的该枢轴连接结构，既保证了导电桥32相对于支撑部31的自由转动，又限制了导电桥32的多余的自由度，消除了产生弹跳现象的主要因素。因此，导电桥与支撑部连接处的烧蚀现象显著减弱。因此，该开关结构能够获得更长的使用寿命。由于电弧烧蚀现象减弱，该导电桥32和支撑部31甚至可以减少昂贵的银材料的使用量甚至不使用银材料，而仅使用铜来制作该导电桥和支撑部，以达到与现有技术中的开关结构相同甚至更好的使用寿命。

在一个实施方式中，导电桥32与支撑部31之间的枢轴连接为轴34与孔的配合。该轴34可以形成在导电桥32上或支撑部31上，而在导电桥32和支撑部31中的另一个上形成孔。通过将轴34安装到孔中以实现该枢轴连接。可替换的，也可以在导电桥32和支撑部31上都形成孔，而轴34作为一个单独的部件穿过导电桥32和支撑部31上的孔以将导电桥32和支撑部31上枢轴连接(参见图4)。轴的形状和形式也可以是任意的。例如，可以是实心的轴，也可以是空心的轴。只要该轴孔配合能够约束导电桥32关于支撑部32的移动即可。

在一个可选实施方式中，导电桥32与支撑部31铆接在一起。铆接作为一项成熟的工艺，既保证了导电桥32和支撑部32之间的可靠枢轴连接，同时还具有高的自动化程度和成品率，从而有利于大规模的生产和降低成本。

通过轴孔配合的导电桥32与支撑部31在枢轴连接处附近将具有彼此面对的部分322和312。参考图5A-5B，在一个可选实施方式中，可以在该彼此面对的部分322和312之间的狭窄空间中提供弹簧装置35。该弹簧装置35沿枢轴连接的轴向抵靠彼此面对的部分322和312。该弹簧装置35也是导电的，从而在导电桥32相对于支撑部31枢转或弹跳的过程中，该弹簧装置35将在轴向方向上始终保持导电桥32与支撑部31的彼此面对的部分之间的电连接。可以了解，导电桥32在枢轴径向上的跳动将不会影响弹簧装置35对导电桥32和支撑部31的抵靠和电连接。这样，即使发生前述的弹跳现象，由于导电桥32与支撑部31之间在枢轴的轴向上始终保持电连接，因而也不会在导电桥32和支撑部31之间发生拉弧放电现象。因此，导电桥32与支撑部31之间的电弧烧蚀基本上被避免。这进一步显著地改善了开关结构的电气性能，极大地提高了开关结构的对大电流的耐受性和使用寿命。

可选地，将该弹簧装置35套设在枢轴34上，以使该弹簧装置35更加牢固地定位在导电桥32和支撑部31之间。该弹簧装置35可以为波形弹簧(图5C)、弹簧垫圈、螺旋弹簧或板簧，以便于在狭窄的轴向空间中设置并提供轴向张力。

在一个实施方式中，还可以使用夹紧装置将导电桥32与支撑部31朝向彼此夹紧，以使在枢轴连接处附近的彼此面对的部分322和312之间始终保持接触从而保持电连通。

在一个可选实施方式中，在轴34与导电桥32或支撑部31上的孔之间在径向上保持一定的间隙。该间隙使得导电桥32可相对于支撑部31在轴34的轴向上能够摆动。如下所述，该摆动对于保持导电桥32与支撑部31之间的电连接将是有利的。

参见图4，可选地，导电桥32上的动触头36的中心在枢轴连接的轴向上偏离导电桥32的与支撑部31枢轴连接的位置P。由此，当静触头33向动触头36施加反作用力F1时，F1与导电桥32的枢轴连接点P之间将具有力臂d1。因此，F1将导致作用在导电桥32上的转矩T1＝F1*d1。该转矩T1驱动导电桥32倾向于在基本垂直于枢转平面的平面中发生转动或摆动。由于前述的轴34与导电桥32或支撑部31上的孔之间在径向上具有一定的间隙，该间隙给予了导电桥32在基本垂直于枢转平面的平面中发生转动或摆动的空间。因此，导电桥32将稍微摆动，使得导电桥32的一端(枢轴34上侧端或下侧端)朝向支撑部31摆动，而另一端远离支撑部31摆动。无论导电桥32朝向哪侧摆动，导电桥32总有一端将靠近支撑部31移动，从而使得导电桥32的该端与支撑部31接触而保持电连接。反作用力F1越大(即弹跳越严重)，该转矩T1也越大，因而越能使得导电桥32的侧面快速地接触支撑部31的侧面以实现电连接。

而且，由于摆动时导电桥32的上端的驱动头321也随之发生偏斜，因此驱动弹簧5作用在驱动头321上的点在轴向上也偏离了导电桥32的与支撑部31枢轴连接的位置P，从而也产生了一个力臂。结果，驱动弹簧5的作用力F2将对导电桥32产生一个与转矩T1方向相同的另一个转矩T2，这将进一步加速导电桥32的摆动，从而有利于导电桥32与支撑部31的快速接触。

由于动触头36的偏移设置，在由于静触头的反作用力而出现跳动时，能够借助于该反作用力而使导电桥32和支撑部31的侧面之间迅速接触而保持电连接。因此，该实施方式同样能够基本避免导电桥32和支撑部31之间的电弧烧蚀。

可以根据对开关结构的电气性能要求以及空间要求而适当设置动触头36的偏移量。为了保证导电桥32能够具有一定的摆动空间而不会被枢轴连接结构卡住，可以适当设置导电桥32的厚度以及导电桥32的枢轴连接中的轴34与孔之间的径向间隙。可选地，导电桥32的厚度为0.5-2.0mm，并且轴34与孔之间在径向上的间隙为0.01-0.1mm。

参见图6-7，在另一实施方式中，驱动头321可以被设置为在枢轴连接的轴向上偏离导电桥32的与支撑部31枢轴连接的位置P一距离d2。这样，当驱动弹簧5将作用力F2施加在驱动头321上时，将直接对导电桥32产生一个转矩T2＝F2*d2，以使得导电桥32发生摆动，从而使得导电桥32与支撑部31在侧面相互接触而电连接。由于驱动弹簧5的作用力F2始终作用在驱动头321上，因此导电桥32将始终在转矩T2的作用下被保持在与支撑部31接触并电连接的位置上。因此，该实施方式能够保证导电桥32与支撑部31之间的可靠的电连接，以避免二者之间的电弧烧蚀现象。

偏移设置的驱动头321还具有额外的优点。通过调整驱动头321的偏移量，可以轻易地调整驱动弹簧5作用在导电桥32上的力沿导电桥32纵向的分力，从而调整动静触头之间的接触力的大小，使得能够容易地满足不同开关的设计要求。

应当了解，可以有利地单独或结合应用上述的各实施方式。例如，该开关结构可以仅具有导电桥32与支撑部31之间的枢轴连接结构。也可以在其中使用如下的一项或多项改进措施：弹簧装置35、夹紧装置、偏移设置的动触头36以及偏移设置的驱动头321。与现有技术的开关结构相比，上述各实施方式均可以显著减少甚至避免开关切换时在导电桥32与支撑部31之间发生的弹跳以及由此导致的电弧放电烧蚀，从而显著延长开关的使用寿命。

应当了解，出于方便描述的目的，本文基于附图中所示的开关结构的放置方位进行描述。本文中的“上、下、左、右”的方向都是基于该定位而描述的。显然，根据需要，该开关结构可以以各种朝向进行布置。而本文中所述的各特征之间的“上、下、左、右”的方向性描述都将随着开关结构放置朝向的变化而相应的变化，但各特征之间的相对位置关系将不会变化。

已经出于示出和描述的目的给出了本公开的说明书，但是其并不意在是穷举或者限制于所公开形式。本领域技术人员可以想到很多修改和变体。

因此，实施方式是为了更好地说明本公开的原理、实际应用以及使本领域技术人员中的其他人员能够理解以下内容而选择和描述的，即，在不脱离本公开精神的前提下，做出的所有修改和替换都将落入所附权利要求定义的本公开保护范围内。

Claims (9)

1.一种开关结构，包括：

导电桥(32)和支撑导电桥(32)的支撑部(31)；

其中所述导电桥(32)与所述支撑部(31)枢轴连接，以使得所述导电桥(32)能够关于所述支撑部(31)向两个不同的方向枢转而分别与两个不同的静触头接触；

其中所述导电桥(32)与所述支撑部(31)之间的连接为轴(34)与孔的配合,所述导电桥(32)与所述支撑部(31)在所述枢轴连接处附近具有彼此面对的部分,在所述导电桥(32)与所述支撑部(31)的所述彼此面对的部分之间设有弹簧装置(35)，所述弹簧装置沿所述枢轴连接的轴向抵靠所述彼此面对的部分以电连接所述导电桥(32)与所述支撑部(31)的所述彼此面对的部分；

其中在所述轴与所述孔之间在径向上具有间隙，使得所述导电桥(32)能够相对于所述支撑部(31)在所述轴的轴向上摆动，在所述导电桥(32)上具有驱动头(321)，用以接合一驱动弹簧(5)而使所述驱动弹簧(5)能够向所述导电桥(32)施加驱动力，从而使得所述导电桥(32)枢转，所述驱动头(321)被设置为在所述枢轴连接的轴向上偏离所述导电桥(32)的与所述支撑部(31)枢轴连接的位置(P)。

2.根据权利要求1所述的开关结构，其中所述轴形成在所述导电桥(32)上或所述支撑部(31)上，或者所述轴为一个单独的部件。

3.根据权利要求2所述的开关结构，其中所述导电桥(32)与所述支撑部(31)铆接在一起。

4.根据权利要求1所述的开关结构，其中所述弹簧装置(35)套设在所述轴(34)上。

5.根据权利要求4所述的开关结构，其中所述弹簧装置(35)为波形弹簧、弹簧垫圈、螺旋弹簧或板簧。

6.根据权利要求1所述的开关结构，其中还包括夹紧装置，所述夹紧装置被配置为将所述导电桥(32)与所述支撑部(31)朝向彼此夹紧，以使在所述枢轴连接处附近的所述彼此面对的部分之间电连通。

7.根据权利要求1所述的开关结构，其中在所述导电桥(32)的两端分别具有用于与所述静触头(33)接触的动触头(36)；

其中所述动触头(36)的中心在所述枢轴连接的轴向上偏离所述导电桥(32)的与所述支撑部(31)枢轴连接的位置(P)。

8.根据权利要求1所述的开关结构，其中所述导电桥(32)的厚度为0.5-2.0mm，并且所述轴(34)与所述孔之间在径向上的间隙为0.01-0.1mm。

9.一种开关装置，包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的开关结构。