CN1849681A - 设有光源的开关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种设有光源的开关设备，此设备包括：外壳(3)，多条导电轨道固定在其内；操作件(5)，被设置成可在外壳(3)内平移；导电圆顶状件(51)，设置在外壳(3)内且可在操作件(5)的移动作用下在第一整流状态与第二整流状态之间弹性变形；光源(13)，以及至少两条用于光源(13)的供电轨道。光源(13)与操作件(5)固定连接，该操作件设有至少两个接触件(87)，该接触件(87)在操作件(5)于所述壳体(3)内的整个轴向行程上连接光源(13)与各条供电轨道。

Description

设有光源的开关设备
技术领域
本发明涉及这样一种开关设备，其包括：
-外壳，多条导电轨道固定在其内，
-操作件，被设置成可沿着启动轴线在外壳内平移，
-导电圆顶状件，设在外壳内，且可在操作件的移动作用下在同该设备的第一整流(commutation)状态对应的静止状态与同该设备的第二整流状态对应的至少一个变形状态之间弹性变形，
-光源，以及
-至少两条用于光源的供电轨道，该轨道固定在外壳内。
背景技术
这种开关在现有技术中是已知的且有时被称为“圆顶式开关”，其中，光源(一般为发光二极管或LED)固定在外壳上。该光源通常包括被焊接到与外壳固定连接的供电轨道上的销。
在那种特别用于制造电子设备的键盘式开关的设备中，与操作件固定连接的半透明按钮覆盖光源。用户通过按照这样一种方式下压半透明按钮来启动此设备，该方式使得半透明按钮相对于光源的位置依据开关设备的整流状态而变化。
在例如持久供应能量的光源情况中，无论开关设备的状态如何，在按钮被下压时，用户都可感觉到光源强度的变化。
发明内容
本发明目的是克服此缺点，本发明涉及上述类型的开关设备，其中，设备状态的变化，或者更通常的，外壳内操作件的移动不会导致被用户感觉到的光源强度的任何变化。
为此目的，在依据本发明的开关设备中，光源与操作件固定连接，该操作件设有至少两个接触件，该接触件在操作件的轴向行程的至少一部分上连接光源与各条供电轨道。
依据本发明的具体实施例，开关设备包括以下一个或多个特征：
-设置接触件以便在操作件于外壳内的整个轴向行程上连接光源与供电轨道。
-操作件的接触件包括径向伸出的导电弹性翼片，而各条供电轨道在外壳的内壁上方按照使每个弹性翼片的径向外部与各自的轨道滑动接触的方式轴向延伸。
-每个导电弹性翼片在其径向外部的侧面处具有两个径向突出的连接件，该两个连接件相互轴向偏离并限定了与各自的轨道的接触区域。
-该设备包括介于导电圆顶状件与操作件之间的弹性绝缘块，该绝缘块可轴向压缩变形。
-按照这样一种方式布置绝缘块，以使该绝缘块在从静止位置起的操作件的第一行程上依据基本线性的特性力/下压曲线弹性压缩变形，而导电圆顶状件无任何实质变形，直至产生与该导电圆顶状件突然弹性变形的临界力对应的弹性反作用力。
-绝缘块由弹性体材料制成。
-光源具有至少部分地从操作件和外壳中伸出的半透明主体。
-该设备包括与操作件固定连接且覆盖光源的半透明启动按钮。
-外壳内部形成有轴向通道，操作件形成有滑动接入那些通道内的对应径向突起。
-外壳具有底部，导电圆顶状件形成有用于与该外壳底部接触的径向臂，每个臂的自由端接入各自的轴向通道内。
-该设备包括位于轴向通道底部的导电区域，在该设备的静止状态下径向臂的自由端与导电区域接触，以及外壳包括在该区域附近从底部突出且相对于该区域位于径向内部的部分，以使得当圆顶状件变形时对应的径向臂可支承在突出部分上并在该突出部分上倾转，于是臂的自由端变成与该区域分离。
-该设备包括安装在外壳上且设有孔的密封片，操作件在其于外壳内的整个轴向行程上都穿过该孔伸出，设置密封片以确保外壳与操作件之间的密封。
附图说明
通过参照附图阅读以下纯以示例方式给出的说明，将更好地理解本发明，其中：
-图1是依据本发明的开关设备的分解透视图；
-图2是沿图1所示组装开关设备的方向2-2在垂直中央平面内的剖视图；
-图3是沿方向3-3在与图2所示平面正交的垂直中央平面内的类似图；
-图4是沿方向4-4在对角垂直平面内的类似图；以及
-图5是一幅图表，分别表示在操作件的下压行程和反向撤回行程上的启动力和弹性反作用力。
具体实施方式
图1至4所示开关设备1包括外壳3、可相对于该外壳移动的操作件5、以及容纳在该外壳3内的开关机构7。
在整个说明书中，假定按照这样一种方式定向开关设备1，使操作件5可沿着垂直轴线Z-Z相对于外壳3平移。
在这种定向下，外壳3具有底部9。开关机构7设在底部9与操作件5之间的外壳3内。
开关设备1还包括用于把开关机构7和操作件5固定在外壳3内的固定夹板11、介于该固定夹板11与外壳3之间的密封片12、在所示实施例中由发光二极管(LED)构成的光源13、以及透明或半透明按钮14。此按钮14与操作件5分开且位于发光二极管13的上方，以改善外观并便于在开关设备安装到电子设备内时被用户启动。特别的，可设置这种用于开关设备的按钮以便构成电子设备的键盘式开关，例如在机动车的驾驶员控制台上。
外壳3为近似平行六面体形，且内部限定了近似圆柱形的箱室15，利用底部9封闭该箱室15的底端。
外壳由绝缘塑料材料制成。
导电垫21在外壳底部9的中央区域内延伸。
箱室15的近似圆柱形侧面被绕轴线Z相互角度偏移90°的四条通道29断开。这些通道29沿着圆柱壁的母线轴向延伸。
两条相邻通道29的底部具有导电区域30，图4中仅可见其中一个。类似于中央垫21，位于通道29底部处的两个区域30与外壳底部9的表面对齐。
箱室15的侧面还被两个径向相对的槽31断开，该槽31具有近似矩形截面且沿着轴线Z延伸。在每个槽的下部内，装配到外壳箱室15的内壁上的导电轨道33垂直延伸。
凹进37相对于轨道33成直角形成在外壳底部9内。
外壳3还包括一系列导电端子45，在此例中数量为六个，该导电端子45自外壳的同一侧面起呈两行三列伸出。在所示实施例中，这些端子45为具有近似矩形截面的销形，该端子在其自由端处逐渐变细，该端子旨在用于“钉”到印刷电路板上并尤其通过焊接与导电轨道连接。然而，可依据开关设备打算采用的组装类型例如表面组装或板式组装来设置其它类型的端子。
中央垫21、通道29底部处的两个导电区域30和轨道33中的每个都与一个或多个端子45电连接。
特别的，每条轨道33构成光源13的供电轨道且与各自的供电端子45连接，此两个供电端子45在这里由两行的两个中间端子构成。
在端子45从其伸出的外壳3的侧面处，形成有两个用于在印刷电路板上安装并定位该外壳的销47。此外，用于连接固定夹板11的凸耳49形成在外壳3的另外两个侧面处。
开关机构7包括具有近似盘状的中央部55的弹性导电圆顶状件51以及从该中央部向下径向伸出的四个臂57。这些臂57在角度上相互偏移90°且其自由端容纳在通道29中，以便该臂57中的两个相邻臂与导电区域30接触，另外两个臂57与外壳的绝缘底部9接触。
圆顶状件51优选由钢制成以使其在机械强度和弹性方面具有良好的性能，并还优选镀金以增强其导电性。
如在图4中可见，外壳的底部9在区域30之一附近且以相对于该区域30上的对应臂57的支承区域在径向内部的方式形成有突出底壁59。
按照这种方式，当圆顶状件的中央部55被下压直至其与中央垫21接触时，在壁59上方延伸的臂57与该壁59接触。这造成了臂自由端本身的倾转，从而能与区域30分离。与此同时，另一与位于通道29底部的区域30相关的臂在没有类似壁的情况下在其自由端处保持与对应区域30接触。按照这种方式，在设备的“整流”(或者下压)状态下，仅两区域30之一与中央垫21电连接。
开关机构7还包括介于圆顶状件51与操作件5之间的弹性绝缘块61。此绝缘块61为这样一种形状，该形状是相对于轴线Z旋转生成的且由两个圆形平面即底面和顶面以及侧面所界定，该侧面是通过旋转朝向轴线Z凹进的曲线生成的。按照这种方式，绝缘块61呈现一种具有轴线Z且在其高度的中间部分上收缩的一般圆柱形。
无论开关设备1的状态如何，绝缘块61的顶面都支承操作件5，同时其底面支承在圆顶状件的中央部55上。
优选由弹性体材料例如硅树脂制成的绝缘块61可依据操作件5在外壳3内的位置沿轴线Z压缩变形。按照这种方式，绝缘块61限定了操作件5与圆顶状件51之间的弹性隔离物。
绝缘块61的轴向压缩刚性是这样的，在操作件5于外壳3内的第一压缩行程上，该块61依据基本线性的特性力/形变曲线变形，而圆顶状件51无任何实质变形，直至产生与使该圆顶件51突然变形所需要的力对应的弹性反作用力。
例如，按照这种方式形成导电圆顶状件51和绝缘块61，使得在近似25N的启动力下，操作件5的第一下压行程为约0.8mm且在圆顶状件51与中央垫21接触之后的额外行程为约1.4mm。
这些特征在以下将要说明的图5中可见。
操作件5包括圆筒环81，该圆筒环在其底基处由形成底部的圆形板82封闭，且该圆筒环在其周缘处固定连接绕轴线Z相互角度偏移90°的四个径向突出块83。这些块83接合在通道29内且可在该通道29内轴向滑动，以使得无论其轴向位置如何都能够防止操作件5相对于外壳3绕轴线Z显著转动。环81、底部82和块83优选由塑料制成单个部件。径向支柱85还一体形成在底部82上。
操作件5还包括两根安装在底部82上以在支柱85的一侧和另一侧处延伸的导电杆87，该支柱85构成这两杆之间的绝缘层。每根杆87都设有孔89，LED的两销13A之一分别插入和固定在该孔89内。如特别在图2中所示，绝缘支柱85不仅使得导电杆87相互绝缘，而且使得LED精确固定并定位在操作件5上。按照这种方式，光源15固定在操作件5上。
每根导电杆87都具有被折叠以从操作件5的底部82径向向下伸出的翼片90。这些翼片90被形成为使每个翼片90都接入槽31内，同时在自由端部分的区域内沿着外壳3内操作件5的所有轴向位置与各自轨道33接触。应理解的是，设置形成接触件的翼片90的形状和构成杆87的导电材料以确保轨道33上的足够大的接触压，从而使该轨道33与翼片90之间形成良好导电。
应理解的是，翼片90确保与轨道33这样滑动接触，此滑动接触可允许在操作件5的整个轴向行程上给光源13供电。
按照更确切的方式，每个翼片90在其径向外部自由端的侧面处设有两个径向突出连接件90A，90B。这两个连接件90A，90B限定了与各自轨道33的接触区域。它们轴向偏离以依据操作件5的轴向位置使一个和/或另一个与轨道33接触。在设备的静止位置，也就是说，在操作件行程开始处的位置，仅下连接件90B与各自轨道33接触，而在操作件行程结束处的位置，仅上连接件90A与轨道33接触。那时，翼片90的自由端和下连接件90B位于各自的凹进37内。
由于这种布置，与滑动触头的单点在整个启动行程上形成永久接触的布置相比，可提供更短的轨道。按照此方式，这种提供两个与翼片90接触的偏离区域的布置允许制造在高度方面更紧凑的开关设备。换句话说，对于给定长度的轨道33，这种布置允许所获得的操作件5的行程大于该给定长度，并确保在整个行程上给LED13供电。
应理解的是，环81的顶面相对于块83突起，这使得在设备的静止位置该环81从外壳3中伸出，如在图2和3中可见，而该块83接入各自凹进40中。
固定夹板11由近似方形的平板91形成，该平板91的外缘基本与外壳3的顶面外缘重合，且该平板91设有垂直向下折叠的侧翼片93。这些侧翼片93中的每个都被挖洞以能够接合在凸耳49之一上。按照这种方式，固定夹板11利用一方面由凸耳49、另一方面由互补的侧翼片93构成的连接装置沿轴线Z弹性接合在外壳3上。平板91形成有圆形的中央通孔95，该通孔95的尺寸对应于环81的外径。
按照对应方式，密封片12为尺寸基本与固定夹板11的板91的尺寸相同的一般方形，且具有与孔95重合的圆形中央孔101。
按钮14为一般中空圆柱形且其底部设有套环104，该中空圆柱形的内部能够接收LED13的顶部，两个相对臂107形成为从该套环104起向下伸出。这些臂107通过与环81的周边凸肩配合使得按钮14固定到操作件5上。那时，套环104支承在环81的顶面上。
现在参照图2至4更详细地说明位于其静止状态的组装设备。
在此构造中，圆顶状件51经由与位于通道29底部或外壳底部9处的导电区域30接触的臂57的端部搁置在该外壳3的底部。无论开关设备的状态如何，臂57中三个的接触是永久的，而当操作件5被下压时在壁59上方延伸的臂的接触中断。
操作件5的底部82搁置在绝缘块61上，而该绝缘块61自身搁置在圆顶状件的中央部55上。块83啮入各自通道29内。
在此构造中，圆顶状件51不与中央垫21接触，以便该垫21与位于通道29底部处的导电区域30电绝缘。
固定夹板11接合在外壳3上，平板91构成块83的轴向止动件，并由此阻止从外壳3中抽出操作件5，类似于开关机构7。
明显的，操作件5从外壳3中向上伸出，LED13自身从该操作件5的环81中向上伸出。LED13被利用臂107弹性接合在环81上的按钮14覆盖。
在此静止构造中，操作件5的导电翼片90经由下连接件90B与各自导电轨道33接触，如上所述。
现在将说明在启动操作件5时开关设备的行为。未表示与开关机构7、尤其圆顶状件51的弹性变形对应的设备启动状态。然而，通过图5所示图表来说明该设备的行为，现在将参照图5。
此图表中，在横坐标上描绘了从静止位置起的操作件下压行程的值Δl(以mm为单位)，在纵坐标上描绘了施加给该操作件的下压力或弹性反作用力的值F(以N为单位)。下压曲线标记为实线，撤回曲线标记为点划线。
以下仅详细说明下压曲线。
如上可见，利用施加给与操作件5固定连接的按钮14上的压力来启动该操作件5。
当操作件5被按照这种方式在外壳3内下压过第一轴向行程时，绝缘块61如上所述压缩变形。在此行程的末尾，圆顶状件51突然弯曲变形，以朝向外壳的底部9推压中央部55。这种突然变形伴随着绝缘块61的相应松弛。圆顶状件的突然变形对应于基本垂直的曲线部分。
按照这种方式实现与操作件5的第一轴向行程对应的第一阶段，直至圆顶状件的中央部55与中央垫21接触。
此时，开关设备到达第二整流状态，该状态的特征在于中央垫21与位于通道29底部处的导电区域30之一被调节至相同电位，如上所说明的。
如果用户给操作件5施加额外的压力，此操作件5会在外壳内沿着其下压移动路径继续前进，且绝缘块61被压缩而圆顶状件51没有任何明显的额外变形。在此与操作件5的额外行程对应的第二下压阶段，用于移动给定距离所需要的该操作件5上的力大幅增加。
自然的，圆顶状件51在此额外行程上保持与中央垫21接触，以使开关设备保持在此第二整流状态。
在上述两下压阶段过程中，也就是说，在外壳3内操作件5的整个轴向行程上，维持各个翼片90与轨道33之间的接触。在下压过程中，使上连接件90A与轨道33形成接触，而下连接件保持与轨道33接触。然后，上连接件90A保持与轨道33接触，而下连接件90B变成与之分离，直至其到达位于凹进37内的其位置。
按照这种方式，无论设备的整流状态如何，可以在操作件5的整个行程上维持光源13的供电状态。
还明显的是，在操作件5的整个行程上，光源13与按钮14之间的相对位置保持在不变状态。按照这种方式，用户在设备启动过程中不会感觉到光源强度的任何变化。
当操作件5上的压力被解除时，将认识到的是，开关机构7会通过块61和圆顶状件51的接连弹性回复而返回其初始静止形态，且块83被弹回并停止在板91的底面上。
然后，开关设备移回到其第一整流状态，其中，圆顶状件51以及因而位于通道29底部处的导电区域30与中央垫21绝缘，两个区域30经由圆顶状件51相互电连接。
在此撤回操作过程中，仍然维持供电翼片90与轨道33之间的电接触。设备的可移动或可变形部的行为(不完全可逆)，至少关于各个变形阶段的顺序能够从以上与操作件的下压阶段相关的说明中推理出。这些阶段由用点划线描绘的图5图表中的曲线表示。
自然的，本发明不限于所示的光源，其它类型光源、尤其其它类型LED可用于实施本发明。

Claims (13)

1.开关设备包括：
-外壳(3)，多条导电轨道固定在该外壳内，
-操作件(5)，被设置成可沿着启动轴线(Z)在所述外壳(3)内平移，
-导电圆顶状件(51)，设置在所述外壳(3)内，且可在所述操作件(5)的移动作用下在同所述设备的第一整流状态对应的静止状态与同所述设备的第二整流状态对应的至少一个变形状态之间弹性变形，
-光源(13)，以及
-至少两条用于所述光源(13)的供电轨道(33)，所述轨道(33)固定在所述外壳(3)内，
其特征在于，所述光源(13)与所述操作件(5)固定连接，所述操作件设有至少两个接触件(87)，所述接触件(87)在所述操作件(5)于所述壳体(3)内的轴向行程的至少一部分上连接所述光源(13)与各条所述供电轨道(33)。
2.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，设置所述接触件(87)以便在所述操作件(5)于所述外壳(3)内的整个轴向行程上连接所述光源(13)与所述供电轨道(33)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述操作件(5)的所述接触件(87)包括径向伸出的导电弹性翼片(90)，而各条所述供电轨道(33)在所述外壳(3)的内壁上按照使每个所述弹性翼片(90)的径向外部与各自的所述轨道(33)滑动接触的方式轴向延伸。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，每个所述导电弹性翼片(90)在其径向外部的侧面处具有两个径向突出的连接件(90A，90B)，所述两个连接件(90A，90B)相互轴向偏离并限定了与各自的所述轨道(33)的接触区域。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括介于所述导电圆顶状件(51)与所述操作件(5)之间的弹性绝缘块(61)，所述绝缘块(61)可轴向压缩变形。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，按照这样一种方式形成所述绝缘块(61)，以使所述绝缘块(61)在从所述静止位置开始的所述操作件(5)的第一行程上依据基本线性的特性力/下压曲线弹性压缩变形，而所述导电圆顶状件(51)无任何实质变形，直至产生与所述导电圆顶状件(51)突然弯曲变形的临界力对应的弹性反作用力。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述绝缘块(61)由弹性体材料制成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述光源(13)具有至少部分地从所述操作件(5)和所述外壳(3)中伸出的半透明主体。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括与所述操作件(5)固定连接且覆盖所述光源(13)的半透明启动按钮(14)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述外壳(3)内部形成有轴向通道(29)，所述操作件(5)形成有可滑动接入那些通道(29)内的对应径向突起(83)。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述外壳(3)具有底部(9)，所述导电圆顶状件(51)形成有用于与所述外壳底部(9)接触的径向臂(57)，每个所述臂的自由端接入各自的轴向通道(29)内。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述设备包括位于所述轴向通道(29)底部的导电区域(30)，在所述设备的所述静止状态下所述径向臂(57)的所述自由端与所述导电区域(30)接触，以及所述外壳(3)包括在所述区域(30)附近从所述底部(9)突出且相对于所述区域(30)位于径向内部的部分(59)，以使得当所述圆顶状件(51)变形时所述对应的径向臂(57)可支承在所述突出的部分(59)上并在所述突出的部分(59)上倾斜，于是所述臂的所述自由端变成与所述区域(30)分离。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括安装在所述外壳(3)上且设有孔(101)的密封片(12)，所述操作件(5)在其于所述外壳(3)内的整个轴向行程上都穿过所述孔(101)伸出，设置所述密封片(12)用以确保所述外壳(3)与所述操作件(5)之间的密封。
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