MXPA96002095A - Conmutador con armadura magneticamente acoplada - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un conmutador tiene una hoja portadora con electrodos formados en su lado interno para formar contactos de conmutación. Una armadura se sostiene en contacto deslizante con el lado interno del portador y los electrodos por un magneto dispuesto en una superficie externa del portador. El magneto se transporta en una perilla montada en el lado externo del portador de membrana para movimiento rotatorio, lineal o complejo. Cuando un usuario manipula la perilla, el magneto arrastra la armadura ya sea dentro o fuera de la relación en corto con los electrodos. Un engranaje de retén magnético puede incorporarse para proporcionar realimentación táctil. Una versión de botón de opresión del conmutador puede elaborarse con una armadura pivotable que se sostiene normalmente espaciada de los electrodos en el substrato por un magneto. Pueden agregarse una membrana y espaciador para proteger y sellar los electrodos y armadura.

Description

CONMUTADOR CON ARMADURA MAGNÉTICAMENTE ACOPLADA REFERENCIA CRUZADA A SOT.TCTTUD RELACIONADA Esta solicitud corresponde a una continuación-en-parte de la solicitud de patente de los E.U.A. No. de serie 08/458,989, presentada en junio 2 de 1995. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Son bien conocidos los conmutadores de membrana que proporcionan funciones de conmutación eléctrica en un paquete compacto y confiable. Los conmutadores de membrana, típicamente tienen una capa de membrana de plástico flexible normalmente separada de un substrato por un espaciador no conductor.

Aberturas en el espaciador permiten que un usuario empuje la membrana a través del espaciador, llevando contactos eléctricos enfrentados en las superficies internas de la membrana y substrato en contacto entre sí, cerrando de esta manera un conmutador. La resiliencia natural de la membrana regresa la membrana a su posición espaciada al separar la fuerza actuante. Mientras que esta construcción de conmutador de membrana básica tiene muchas ventajas, no proporciona algunas características convenientes en ciertas aplicaciones. Por ejemplo, en algunos casos, usuarios de conmutadores también están acostumbrados a manipular un tipo particular de accionador mecánico quedando confusos por y consecuentemente reticentes a un conmutador de membrana. El conmutador de membrana a menudo es un panel plano con elementos gráficos que indican donde oprimir, pero no tienen un miembro de accionamiento proyectante. Aunque los conmutadores de membrana proporcionan conmutación eléctrica perfectamente adecuada, los fabricantes han encontrado que los usuarios que esperan encontrar un conmutador rotatorio o un conmutador deslizante o un conmutador de botón de opresión para ciertas funciones, no reciben con gusto el tener el conmutador familiar reemplazado con un conmutador de membrana de panel plano. Esto es especialmente cierto con productos de consumidor. También, en aplicaciones automotrices, puede ser importante el proporcionar un conmutador deslizante o rotatorio que un conductor puede encontrar y manipular con una mano, mientras que no desvíe su atención de la carretera. Otro problema continuo en los conmutadores de membrana ha sido el proporcionar realimentación a un usuario de accionamiento de conmutador. Ya que el recorrido de la membrana al cierre es muy pequeño, la mayoria de los usuarios no pueden discernir si han accionado un conmutador a menos de que hay algo que les indique que ha ocurrido el cierre. La realimentación aural es común pero no es siempre deseable. La realimentación táctil se ha proporcionado por domos de disparo que se construyen dentro de la membrana. En teclados para viaje completos, la realimentación se ha proporcionado por un accionador de plástico montado sobre el panel de conmutación de membrana. Estos accionadores usualmente son pequeños dispositivos usualmente complicados que los hacen relativamente costosos.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a incorporar conmutadores deslizante o botón de opresión rotatorio o potenciómetros en un conmutador de panel plano. Esto combina los beneficios de conmutadores de membrana con el aspecto y sensación a que los usuarios están acostumbrados con conmutadores tradicionales. Los conmutadores rotatorios y deslizante tienen una perilla montada en una hoja portadora para movimiento rotatorio lineal o complejo. La perilla transporta un magneto para movimiento acompañante adyacente a la superficie externa del portador. Electrodos incluyen al menos un par de contactos de conmutación espaciados, se forman en el lado inferior del portador. Una armadura se hace de material eléctricamente conductor y magnético. Por material magnético se entiende que el material se afecta por un magneto. El magneto mantiene la armadura contra el lado inferior del portador y de acuerdo con esto contra los electrodos. El movimiento de la perilla arrastra la armadura dentro y fuera de relación en corto con los contactos de conmutación. La armadura puede ser un elemento en forma de disco, plano. En forma alterna, puede ser cilindrica o esférica. Adicionales configuraciones de armadura alternas incluyen un inversor que tiene dos o más posiciones estables en donde diferentes juegos de contactos se ponen en corto. Un engranaje de retén puede emplearse para proporcionar realimentación táctil de movimiento dentro y fuera del cierre de conmutador. De preferencia, alguna clase de substrato se emplea para proteger y sellar los electrodos y armadura. Un espaciador con una abertura en el que la armadura se dispone, permite movimiento de la armadura. Los conmutadores rotatorio y deslizante de la presente invención ofrecen numerosas ventajas. Los conmutadores pueden integrarse en paneles de conmutación continuos, planos. La integridad de sello de los paneles planos puede mantenerse ya que los contactos de conmutación se localizan dentro del conmutador. Anillos de sello pueden emplearse fácilmente para sellar contra mugre, polvo y líquidos. Las perillas pueden ligarse adhesivamente a la superficie frontal de un panel de conmutación, sin necesidad por penetrar la superficie continuamente sellada. Magnetos descentrados pueden emplearse para provocar que la armadura gire durante su accionamiento, extendiendo su duración. Puede agregarse un retén magnético virtualmente a prueba de desgaste. Una precarga magnética puede agregarse en aplicaciones en las que el conmutador está sujeto a choque y vibración en el uso. Impulsores de motor y embragues magnéticos pueden proporcionarse para aplicaciones tales como controles de tiempo de lavadora. Paneles de conmutación de membrana integral pueden proporcionarse con conmutadores de membrana de botón de opresión, conmutadores deslizante y conmutadores rotatorios, o potenciómetros, todos integrados en un panel continuo.

Conductores de plata de bajo costo pueden emplearse como contactos de conmutación. Contactos de cobre mordentados pueden proporcionarse para aplicaciones de alta corriente. Puede proporcionarse realimentación táctil. Los conmutadores pueden hacerse como componentes únicos, discretos. Materiales de membrana para alta temperatura pueden emplearse para aplicaciones de alta temperatura, incluyendo procesamiento de alta temperatura tales como soldadura de ondas. Membranas de poliéster de bajo costo pueden emplearse como una hoja portadora o un tablero de circuito impreso puede emplearse en lugar de una membrana o substrato. El conmutador de botón de opresión tiene una capa de material magnético entre un espaciador y una membrana. Una armadura en la abertura del espaciador es pivotable entre una posición normal, en donde está separada de electrodos en el substrato y una posición cerrada en donde pone en corto los electrodos. La armadura se sostiene en su posición normal por atracción magnética entre la capa magnética y la armadura. Cuando un usuario oprime la membrana, la armadura súbitamente se libera por accionamiento rápido de la capa magnética y cierra contra los electrodos, proporcionando un cierre de conmutación y realimentación táctil. La remoción de la presión de cierre permite que la capa magnética retraiga la armadura y vuelva a abrir el conmutador. Un fulcro construido en un extremo de la armadura ayuda al movimiento pivotante de la armadura.

En la configuración de conmutador de botón de opresión alterna, una armadura oscilante se dispone bajo una membrana en una abertura de un espaciador y sobre un substrato. Contactos eléctricos en la superficie superior del substrato se puentean por la armadura que oscila en ambos sentidos en la naturaleza de un sube y baja. La armadura tiene un fulcro central que acopla un contacto común. Los extremos de la armadura alternativamente realizan e interrumpen contacto con los contactos exteriores, como se controla por un usuario que oprime la membrana. Magnetos localizados por debajo de la superficie del substrato retienen la armadura en una posición o la otra. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en planta del conmutador rotatorio de acuerdo con la presente invención. La Figura 2 es una sección que se toma sobre la linea 2-2 de la Figura 1. La Figura 3 es una vista en planta esquemática de una forma de mecanismo de retén para un conmutador rotatorio. La Figura 4 es una vista en planta del conmutador deslizante de acuerdo con la presente invención, con la perilla de accionador retirada para mostrar partes subyacentes. La Figura 5 es una sección que se toma sobre la línea 5-5 de la Figura 4. La Figura 6 es una vista en planta de un conmutador deslizante que tiene una armadura alterna.

La Figura 7 es una sección que se toma sobre la línea 7-7 de la Figura 6. La Figura 8 es una vista en planta de un conmutador deslizante que tiene una modalidad adicional alterna de una armadura. La Figura 9 es una sección que se toma sobre la línea 9-9 de la Figura 8. La Figura 10 es una vista en detalle grandemente ampliada de un conmutador que tiene una armadura esférica. La Figura 11 es una vista en planta de un conmutador de botón de opresión de acuerdo con la presente invención. La Figura 12 es una sección que se toma sobre la línea 12-12 de la Figura 11. La Figura 13 es una vista similar a la Figura 10 que muestra un montaje alterno de magnetos acopladores. La Figura 14 es una vista en planta de un conmutador deslizante alterno de acuerdo con la presente invención, con la perilla accionadora retirada para mostrar partes subyacentes. La Figura 15 es una sección que se toma sobre la línea 15-15 de la Figura 14. La Figura 16 es una vista en planta de un conmutador de botón de opresión alterno. La Figura 17 es una sección que se toma sobre la línea 17-17 de la Figura 16.

La Figura 18 es una sección, similar a la Figura 2 , de una forma alterna de un conmutador rotatorio. La Figura 19 es una vista en planta esquemática similar a la Figura 4, de una forma alterna de mecanismo de retén. Descripción Detallada de la Invención Las Figuras 1 y 2 ilustran un conmutador rotatorio de acuerdo con la presente invención. El conmutador ilustrado generalmente en 10 incluye una capa de substrato 12, un espaciador no conductor 14 y un portador en la forma de una capa de membrana 16. Aunque no se ilustra, se comprenderá que la superficie interna de la membrana transporta un conjunto de electrodos, que definen los contactos espaciados de al menos un conmutador eléctrico. Los electrodos se forma convencionalmente ya sea por estarcido o mordentado en cobre. Esos contactos se configuran de manera tal que permitan al menos dos contactos se pongan en corto entre si por una armadura metálica 18. La armadura se fabrica a partir de un material magnético eléctricamente conductor. Un ejemplo sería acero suave revestido con plata. La plata se agrega para mejorar la conductividad eléctrica y resistir la oxidación. Un material más duro tal como rodio puede agregarse para mejorar resistencia al desgaste. Una abertura 20 en el espaciador recibe la armadura 18. En esta modalidad, la armadura es un disco circular, plano. Una perilla de accionamiento 22 se monta para rotación en el conmutador por un perno. El perno tiene una cabeza 23 y una flecha 24 que se extiende a través de la membrana, la abertura espaciadora y el substrato. Un manguito 25 circunda la flecha sobre la membrana. Una tuerca 26 sostiene el perno en sitio. Un anillo de sello 28 evita entrada de mugre, polvo o humedad en la abertura del espaciador. La tuerca 26 se aprieta en la flecha 24 para comprimir ligeramente el anillo de sello 28 y el manguito 25. La perilla de accionamiento tiene una perforación central que es suficientemente grande para permitir rotación de la perilla del manguito. La cabeza de perno 23 evita que la perilla se desprenda del conmutador. La tuerca se ilustra como una parte separada, pero en forma alterna su función puede atenderse por una porción agrandada y derivada taladrada del substrato. En una construcción alterna adicional, el manguito 25 puede ligarse adhesivamente a la parte superior de la membrana. En ese caso, la tuerca no se requerirá y la flecha del perno se quedará corta respecto a la membrana. La perilla 22 transporta un acoplador 30 en su lado inferior. El acoplador es un magneto que puede moldearse o de otra forma atraparse en la perilla. Cuando es de preocupación una interferencia magnética con otros componentes electrónicos, el acoplador puede estar blindado según se requiera. El acoplador 30 forza la armadura 18 contra la superficie interna de la membrana mediante un campo magnético que se origina desde el acoplador. El acoplador funciona tanto para crear la presión de contacto de conmutación así como para desplazar la armadura 18 desde un contacto a otro, cuando un usuario gira la perilla 22. Se comprenderá que la perilla puede estar ya sea en o fuera de contacto con la superficie externa de la membrana. Igualmente, el magneto puede o no contactar la superficie externa de la membrana. El contacto, o la carencia de él, entre la perilla y el magneto y la membrana no es crítico siempre que el magneto esté suficientemente cercano a la armadura, para mantener acoplamiento del magneto y la armadura, es decir la armadura siempre se mueve con el magneto. La operación del conmutador es como sigue. Cuando un usuario sostiene y gira la perilla 22, el acoplador 30 gira con la perilla, en virtud del acoplamiento magnético entre el acoplador 30 y la armadura 18, la armadura gira con la perilla. Conforme gira, la armadura se mueve en contacto de corto con los contactos en la membrana, cerrando de esta manera el conmutador. Mayor rotación moverá la armadura fuera de contacto con uno o ambos electrodos para abrir el conmutador. Evidentemente, más de un juego de contactos de conmutación pueden colocarse bajo el área rotacional de una sola perilla, proporcionando una pluralidad de conmutadores bajo una perilla. Por ejemplo, el espacio recorrido por la armadura conforme gira con el acoplador define un anillo. Hacia el diámetro interior de ese anillo puede haber un contacto común circular. Hacia el diámetro exterior del anillo puede haber una pluralidad de electrodos exteriores que terminan en un punto dentro del anillo, pero espaciados entre sí y al contacto común. La armadura siempre está en contacto con el contacto común, pero se mueve fuera y dentro del contacto con los contactos exteriores. O el contacto común circular puede ser un anillo dividido o semejantes. Son posibles diversas variaciones. La Figura 3 ilustra un engranaje digital 32 que puede opcionalmente incorporarse en el conmutador rotatorio 10. El engranaje tiene un cubo 34 con una pluralidad de lengüetas 36. Cuatro lengüetas se ilustran, pero cualquier cantidad puede incluirse siempre que lo permita el espacio, las líneas diagonales punteadas en la Figura 3 indican ubicaciones de lengüetas adicionales posibles. El engranaje puede localizarse en la superficie externa de la membrana 16, con el cubo 34 que circunda la flecha 24 y el manguito 25 que se apoya sobre el engranaje. El manguito en este caso se recortará por el espesor del engranaje 32. El lado inferior de la perilla 22 también se cortará para acomodar al engranaje. El engranaje no gira con la perilla sino que por el contrario permanece en una posición fija ya que se comprime entre el manguito 25 y la membrana 16. Las lengüetas se extienden al diámetro interior del circulo descritos por la rotación del acoplador 30. El engranaje se elabora de material magnético, de manera tal que conforme la perilla gira el acoplador en alineamiento con una lengüeta, la atracción magnética entre el acoplador y lengüeta crea una sensación táctil al usuario. En forma alterna, un segundo magneto que se transporta por la perilla puede emplearse en cooperación con el engranaje digital, para proporcionar realimentación táctil. Las Figuras 4 y 5 ilustran un conmutador deslizante 38. Tiene un substrato 40, un espaciador 42, con una abertura 44 y un portador en la forma de una membrana 46, todos similares al conmutador rotatorio 10. La abertura 44 es un rectángulo alargado. La superficie interna del portador o membrana 46 tiene electrodos o indicadores 48A, 48B y 48C, ahi formados. El electrodo 48A es un electrodo común mientras que los extremos de 48B y 48C están espaciados como se ilustra. Se comprenderá que este montaje de electrodo es para propósitos de ilustración solamente y son posibles muchas variaciones. Un alojamiento de plástico 50 se monta en la superficie externa de la membrana. El alojamiento en general es una caja rectangular con una ranura alargada en la parte superior que recibe un accionador o perilla 52. El accionador recibe un acoplador 54 que en una modalidad preferida, es un magneto. Una armadura 56 se dispone en la abertura 44. La armadura puede tener la misma forma de disco que en el conmutador rotatorio. La operación del conmutador es similar a la del conmutador rotatorio excepto porque el movimiento del accionador 52 es lineal en lugar de circular. El accionador transporta el acoplador 54 en ambos sentidos. La atracción magnética entre el acoplador y la armadura provoca que la armadura se mueva en conjunto con el acoplador, conectando ya sea el indicador 48B o 48C al indicador 48A. El conmutador deslizante también puede tener un engranaje digital para proporcionar un retén como en el conmutador rotatorio. También se notará que tanto en el conmutador deslizante como en el conmutador rotatorio, el magneto acoplador está colocado descentrado respecto a la armadura. Esto se hace intencionalmente para provocar que la armadura gire conforme se mueve el accionador o perilla. Esto alarga la duración del conmutador. Mientras que el magneto acoplador de desplazamiento se prefiere, no es necesario el disponer el magneto de esta manera. Los electrodos ilustrados en las primeras dos modalidades definen un conmutador. También pueden disponerse para formar un potenciómetro. Un potenciómetro puede construirse al reemplazar los contactos de conmutación con un elemento resistor para formar, ya sea un potenciómetro rotatorio o deslizante. Las Figuras 6 y 7 ilustran una modalidad alterna del conmutador deslizante. Esta modalidad es similar al conmutador 38 excepto por la armadura. Una armadura cilindrica 58 se substituye por la armadura de forma de disco plano. La armadura cilindrica no exhibe histéresis, es decir, cuando la dirección del accionador se invierte, la armadura 58 da seguimiento directamente sin titubear. La armadura cilindrica también minimiza la fricción entre la armadura y los indicadores conductores . Las Figuras 8 a 10 ilustran una modalidad alternativa adicional de una armadura. Aquí, la armadura es un par de bolas conductoras 60. Las bolas tienen todas las ventajas de la armadura cilindrica de las Figuras 6 y 7 más lo siguiente. Cuando la dirección del mecanismo de accionamiento es compleja, es decir cualquier trayectoria diferente de recta o circular, la armadura de bola dará seguimiento sin cualquiera de deslizamiento o atascamiento. Esto permitirá que un patrón de accionamiento complejo tal como un patrón de cambios en una transmisión de cinco velocidades. De acuerdo con esto, la configuración de armadura de bola puede emplearse en un conmutador rotatorio, un conmutador de deslizamiento o algo que tiene un movimiento de accionamiento más complejo. La Figura 10, también ilustra que en su forma más simple, el conmutador de la presente invención solo requiere un portador con electrodos, un acoplador y una armadura. Un espaciador y substrato, mientras que probablemente son convenientes en la mayoría de las aplicaciones para proteger la armadura y electrodos, no son absolutamente necesarios. También, mientras que el portador se ilustra como la membrana poliéster flexible de un conmutador de membrana tradicional, puede ser de otra forma por ejemplo, un tablero de circuito impreso puede servir como un portador. Sin duda, el portador no requiere ser una hoja plana delgada. Aunque esta puede ser la configuración más práctica para muchas aplicaciones, cualquier montaje de portador que transmita suficiente del campo magnético de manera tal que la armadura siempre de seguimiento con el acoplador, será suficiente. La Figura 13 ilustra una variación del conmutador que tiene una armadura de bolas gemelas. En esta modalidad, hay dos magnetos acopladores 54A, 54B con polos colocados opuestos como se ilustra. De esta manera, los polos de magneto están directamente sobre las bolas. Mientras que dos magnetos se muestran en la figura, pueden reemplazarse por un solo magneto de herradura, o un magneto de barra adecuadamente polarizado. En cualquier caso, el resultado es el componente de fuerza mayor del campo magnético, ilustrado por las lineas de campo 86, dirige las bolas hacia arriba contra los contactos de conmutación. Esto crea una superior fuerza de contacto y reduce la tendencia de las bolas para flotar sobre una línea trazada entre los centros de bola. Otra variante posible de la armadura de bolas es agregar más bolas, probablemente de tamaños diferentes, para lograr una configuración de contactos múltiples. Las Figuras 14 y 15 ilustran una variante adicional de un conmutador deslizante 88. Tiene un substrato 90, un espaciador 92 con una abertura 94, y un portador en la forma de una membrana 96, todos similares al conmutador rotatorio 38. La abertura 94 es un rectángulo alargado. La superficie interna del portador o membrana 96 tiene electrodos o indicadores 98A, 98B y 98C ahí formados. El electrodo 98A es un electrodo común mientras que los extremos de 98B y 98C son espaciados como se ilustra. Se comprenderá que este montaje de electrodos es para propósitos de ilustración solamente y son posibles muchas variaciones. Un alojamiento de plástico 100 se monta en la superficie externa de la membrana. El alojamiento en general es una caja rectangular con una ranura alargada en la parte superior que recibe un accionador o perilla 102. El accionador transporta un acoplador 104, que en una modalidad preferida es un magneto. Una armadura 106 se dispone en la abertura 94. La armadura es una pieza en ángulo de material magnético que tiene caras 108A, 108B unidas en un vértice 109. El vértice siempre está en contacto con el indicador 98A. La operación del conmutador es similar a aquella de la Figura 4, excepto porque la armadura se voltea respecto a su vértice en vez de deslizarse. El accionador transporta el acoplador 104 en ambos sentidos. La atracción magnética entre el acoplador y la cara de armadura 108 provocan que la armadura voltee en ambos sentidos, conectando ya sea el indicador 98B o el 98C al indicador 98A. La ventaja de esta armadura 106 es la ausencia de fricción entre la armadura y los contactos de conmutación. Este tipo de armadura se empleará en aplicaciones de ultra larga duración. El concepto de armadura altenante se puede extender a una armadura con más de dos caras y de esta manera más de dos posiciones estables para dar un conmutador de múltiples posiciones. Un ejemplo de esto seria una pirámide triangular invertida o sin duda una pirámide con cualquier cantidad de facetas en su superficie. Otra extensión sería agrupar múltiples alternantes perpendiculares a la dirección de recorrido del accionador. En este caso, probablemente múltiples magnetos se requerirán dependiendo de la salida del conmutador deseado. Las Figuras 11 y 12 ilustran el conmutador de botón de opresión 68 de acuerdo con la presente invención. A partir del fondo hacia arriba, el conmutador 62 incluye un substrato 64, un espaciador 66, con una abertura 64 ahí, una capa 70 de material laminar y una membrana 72. En forma alterna, la membrana puede eliminarse, aunque se prefiere hacer que la membrana selle contra polvo, mugre y líquidos, asi como proporcionar una superficie para que se impriman gráficos. La membrana se realza normalmente tal como en 74 para proporcionar espacio para el botón de accionamiento 76 formado en la armadura 78. Este espacio también puede hacerse al colocar un segundo espaciador entre la superficie superior de la capa magnética 70 y el lado inferior de la membrana 72. La armadura 78 se localiza primordialmente dentro de la abertura espaciadora 68. El botón de accionamiento 76 se proyecta a través de una abertura 80 en el campo magnético 70.

La superficie inferior de la armadura tiene un fulcro. En este caso, el fulcro to a la forma de un par de extensiones 82. Las extensiones se ilustran espaciadas del electrodo 84A, pero pueden estar en contacto, incluso cuando el conmutador esta abierto. La armadura se hace de material eléctricamente conductor y magnético. La capa magnética 70 sostiene la armadura 78 contra el lado inferior de la capa. Los electrodos 84A, 84B se forman en la superficie interna del substrato. Para accionar el conmutador de botón de opresión 62, el usuario presionará el botón de accionamiento 76. Cuando el usuario hace esto, se logra el recorrido previo cuando la membrana primera se deforma. Conforme la membrana se deforma más, la armadura abruptamente se desprende del material laminar magnético, de esa manera proporcionando una sensación táctil muy clara. Las extensiones de fulcro 82 se desprenderán por accionamiento rápido de la capa magnética 70 y acoplarán en el electrodo 84A. Posteriormente, la armadura pivoteará respecto al fulcro y en contacto con el electrodo 84B. Esto pone en corto los electrodos y el conmutador. Al liberar la presión de cierre, la atracción magnética entre la capa 70 y la armadura 78 regresará la armadura a la posición de la Figura 12, reabriendo de esta manera el conmutador. Ya que el botón 78 se extiende a través de la abertura 80, la capa magnética 70 se mueve muy poco, si lo hiciera de hecho, durante el cierre.

Puede lograrse sensación táctil mejorada al colocar un material ferro-magnético en la superficie superior dé la capa de hoja de magneto 70. Este material tiene el efecto de dirigir el campo magnético hacia abajo hacia la armadura. Este material además mejora la sensación táctil al proporcionar rigidez al material de hoja magnética. Un ejemplo de este material sería una hoja de acero suave delgada. El conmutador de botón de opresión como se ilustra y describe, puede proporcionarse con una sensación táctil a la medida, al cambiar la posición y tamaño del botón de accionamiento. Un recorrido y/o sobre-recorrido de conmutador incrementado puede lograrse al ajustar la geometría y tamaño de la armadura. Un recorrido de conmutador ultra-corto puede lograrse al ajustar la posición del botón de accionamiento. Pueden fabricarse conmutadores discretos, individuales, solos. La fuerza de retorno magnética permite que se sostengan conmutadores en la posición accionada por prolongados períodos sin quedar permanentemente accionada. Iluminación posterior puede lograrse al proporcionar un orificio en la armadura. Procesos de fabricación de alta temperatura incluyen soldadura de onda, pueden emplearse con materiales de alta temperatura. Un tablero de circuito impreso puede emplearse como un substrato. Si un conjunto extra de contactos eléctricos se localizara bajo la capa magnética 70 (ya sea en la capa 70 o en una membrana bajo la capa 70), un conmutador normalmente cerrado puede incorporarse en el conmutador de las Figuras 11 y 12. Una forma alterna de conmutador de botón de opresión se ilustra en 110 en las Figuras 16 y 17. Este es un conmutador oscilante bi-estable. El conmutador 110 tiene una membrana 112 dispuesta sobre un espaciador 114. Un substrato 116 se encuentra en el lado del espaciador opuesto a la membrana. Una placa de respaldo de plástico 116 se sitúa por debajo del substrato 116. La superficie interna del substrato 116 tiene electrodos o indicadores 120A, 120B y 120C formados ahí, que terminan en cojines circulares como se ilustra en la Figura 16. Electrodo 120B es un electrodo común. Una abertura 122 en el espaciador 114 recibe una armadura oscilante 124. La armadura 124 se elabora de material magnético y tiene un par de brazos 126A, 126B que se extienden en direcciones opuestas desde un fulcro central 128. La armadura pivotea u oscila en la abertura espaciada 122 respecto al fulcro 128 en forma de sube y baja. El fulcro se apoya en el cojín del electrodo común 120B. Los brazos 126A, 126B se extienden hacia los cojines de los electrodos 120A y 120C. El brazo 126B se ilustra en la Figura 17, en la posición accionada, en donde el brazo está en contacto con el electrodo 120C. Un par de magnetos 130,132 se incrusta en la capa de respaldo 118 por debajo del substrato. Los magnetos retienen la armadura en una posición accionada y proporcionan una sensación táctil cuando el conmutador opera. Por ejemplo, la Figura 17, cuando el lado izquierdo de la membrana se oprime por un usuario, el brazo 126B de la armadura 124 interrumpe el contacto con el electrodo 120C y abre el conmutador derecho. Luego el brazo 126A hace contacto con los electrodos 120A, cerrando el conmutador izquierdo formado por los electrodos 120A y 120B. El conmutador de botón de opresión de las Figuras 16 y 17 también puede ser tri-estable o multi-estable, dependiendo de la forma de la armadura y de la configuración de contacto de conmutación. En una configuración tri-estable y más allá, la armadura tomará la forma de una pirámide invertida. Una modalidad alterna adicional de este conmutador involucraría la eliminación de uno de los magnetos 130 o 132. Ese conmutador puede denominarse mono-estable debido a que la armadura siempre estará en contacto con el electrodo sobre el magneto restante, excepto cuando un usuario oprime otra parte de la membrana. Cuando esta presión se libera, el magneto provocará que la armadura regrese a su posición cerrada. De esta manera, el conmutador estará normalmente cerrado. La Figura 18 ilustra un conmutador rotatorio 134 que tiene un mecanismo de pre-carga. En este conmutador, el magneto acoplador se emplea para crear un arrastre o precarga en la perilla de accionamiento. Este tipo de disposición se empleará en una aplicación en donde el conmutador (o potenciómetro) está sujeto a choque y/o vibración en uso. El conmutador 134 incluye una placa de respaldo 136 y una capa de membrana 138. Aunque no se ilustra, el lado inferior de la membrana transporta un conjunto de electrodos que definen el potenciómetro o conmutador eléctrico. Una armadura metálica 140 se sitúa en una abertura 142 en la placa de respaldo 136. Localizada justo sobre la membrana 138 está una placa de accionador 144, que gira con la flecha 146 cuando un usuario cierra la perilla de accionamiento 148. La flecha 146 se monta para rotación en un alojamiento de plástico 150. Una tuerca de retención 151 retiene la flecha en sitio. La tuerca de retención también sujeta un cuadrante 153 que puede colocarse opcionalmente sobre el alojamiento 150. Una placa de precarga ferromagnética 152 se apoya entre el lado inferior del alojamiento 150 y la placa accionadora 144. La placa 144 transporta a un acoplador 154 que es un magneto similar al acoplador 30. El acoplador no solo mueve una armadura 140 para efectuar y romper la conmutación, sino también acopla la placa de precarga 152. Conforme la placa accionadora gira, la fricción entre la placa de pre-carga y el acoplador proporciona par de torsión rotacional incrementado. Este montaje también puede incorporarse en un conmutador deslizante del tipo ilustrado en las Figuras 4 y 5. La Figura 19 ilustra un mecanismo de retén alterno que puede incorporarse ya sea en un conmutador deslizante o un conmutador rotatorio. La modalidad particular ilustrada es un conmutador deslizante. Una placa de retén flotante 156 tiene una serie de depresiones o valles 158 sobre un borde. La placa de retén se restringe de movimiento longitudinal, pero es capaz de seccionarse lateralmente para permitir paso de una proyección o tope 160 en el borde lateral del accionador 162. El magneto accionador del conmutador 164 en el accionador, proporciona una fuerza atractiva entre la armadura y el accionador y entre la placa de retén 156 y el accionador. Conforme el tope 160 se desliza dentro y fuera de los valles 158, se crea una acción de acoplamiento rápido distinta que puede percibir el usuario fácilmente, indicando de esta manera la realización o interrupción de los contactos de conmutación. Mientras que una forma procede de la invención, se ha ilustrado y descrito, se considerará que pueden realizarse alteraciones y modificaciones a la misma sin apartarse del alcance de las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo, las posiciones del magneto y armadura pueden invertirse, es decir la armadura puede ser el magneto y la perilla puede transportar una pieza de material magnético, que puede provocar que el magneto siga la perilla en movimiento. Múltiples capas de portador pueden incorporarse en un conmutador apilable accionado por una perilla común. Más de un magneto acoplador puede proporcionarse para deslizar dos o más armaduras en asociación con un portador.

Claims (30)

1. ^VINDICACIONES 1. Un conmutador eléctrico, que comprende: un portador que tiene primera y segunda superficies; un conjunto de electrodos dispuestos en una de las superficies portadoras y que define cuando menos un par de contactos de conmutación espaciados; un accionador para abrir o cerrar selectivamente los contactos de conmutación, el accionador comprende una armadura conductora eléctricamente, dispuesta en una de las superficies portadoras, y un acoplador montado moviblemente en la otra de las superficies portadoras, uno del acoplador y armadura es un magneto permanente y el otro se elabora de material magnético, de manera tal que la armadura se sostiene normalmente en acoplamiento deslizante con la primer superficie del portador por la atracción magnética entre el acoplador y armadura, el movimiento del acoplador provoca movimiento correspondiente de la armadura dentro y fuera de relación en corto con los contactos de conmutador.
2. 2. El conmutador de conformidad con la reivindicación 1, en donde el acoplador se monta para movimiento lineal deslizante adyacente a la otra superficie del portador.
3. 3. El conmutador de conformidad con la reivindicación 1, en donde el acoplador se monta para movimiento rotatorio adyacente a la otra superficie del portador.
4. 4. El conmutador de conformidad con la reivindicación 1, en donde el accionador además comprende una perilla montada para movimiento adyacente a la otra de las superficies de portador, el acoplador se conecta a la perilla para movimiento acompañante adyacente a la otra superficie del portador.
5. 5. El conmutador de conformidad con la reivindicación 4, en donde además comprende un alojamiento montado en la otra superficie del portador y que define una ranura en donde se desliza la perilla.
6. 6. El conmutador de conformidad con la reivindicación 4, en donde además comprende una flecha conectada al portador, la flecha monta a la perilla para rotación.
7. 7. El conmutador de conformidad con la reivindicación 1, en donde además comprende una capa de substrato y un espaciador emparedado entre el portador y la capa de substrato, el espaciador tiene al menos una abertura, los contactos del conmutador y acoplador se disponen en la abertura espaciadora.
8. 8. El conmutador de conformidad con la reivindicación 7, en donde el accionador además comprende: una perilla montada para movimiento adyacente a la otra de las superficies portadoras, el acoplador se conecta a la perilla para movimiento con el acompañante adyacente a la otra superficie del portador; y una flecha conectada al portador, la flecha monta la perilla para rotación y se sella por un anillo de sello dispuesto en la abertura espaciadora.
9. 9. El conmutador de conformidad con la reivindicación 7, en donde el acoplador se monta para movimiento deslizante lineal adyacente a la otra superficie del portador y la abertura espaciadora rectangular.
10. 10. El conmutador de conformidad con la reivindicación 1, en donde la armadura es cilindrica con su eje paralelo al plano del portador.
11. 11. El conmutador de conformidad con la reivindicación 1, en donde la armadura comprende un par de bolas.
12. 12. El conmutador de conformidad con la reivindicación 1, en donde la armadura tiene forma de disco y el acoplador está desplazado del eje de la armadura de manera tal que el movimiento del acoplador provoca rotación de la armadura durante su movimiento.
13. 13. El conmutador de conformidad con la reivindicación 1, en donde además comprende un montaje de retén fijo al conmutador para definir una posición de accionador deseada.
14. 14. El conmutador de conformidad con la reivindicación 13, en donde los montajes de retén comprenden cuando menos una lengüeta de material magnético localizada adyacente a aquel magnetizado del acoplador o armadura, cuando el acoplador está en la posición deseada.
15. 15. En un conmutador del tipo que tiene un espaciador emparedado entre una capa de membrana y una capa de substrato, las capas de membrana y substrato cada una definen superficies internas que contactan el espaciador y superficies externas en sus lados opuestos, el espaciador tiene al menos una abertura, y al menos un juego de electrodos espaciados dispuestos en la superficie interna de la membrana, en el área de la abertura de espaciador para definir contactos de conmutación, la mejora que comprende un accionador para abrir o cerrar selectivamente los contactos de conmutación, el accionador comprende: una perilla montada para movimiento adyacente a la superficie externa de la membrana; un acoplador conectado a la perilla para movimiento acompañante adyacente a la superficie externa de la membrana, al menos una porción del movimiento del acoplador se alinea con la abertura del espaciador; y una armadura eléctricamente conductora dispuesta en la abertura del espaciador entre la membrana y el substrato, uno del acoplador y la armadura es un magneto permanente y el otro se elabora de material magnético, de manera tal que la armadura normalmente se sostiene en acoplamiento deslizante con la superficie interna de la membrana por la atracción magnética ente el acoplador y la armadura, el movimiento de la perilla y el acoplador provocan correspondiente movimiento a la armadura, de esta manera moviendo la armadura dentro y fuera de relación de corto con los electrodos.
16. 16. En un conmutador del tipo que tiene un espaciador sobre una capa de substrato, la capa de substrato define una superficie interna que contacta el espaciador, el espaciador tiene al menos una abertura, y al menos un juego de electrodos espaciados dispuestos en la superficie interna del substrato en el área de la abertura del espaciador, para definir contactos de conmutación, la mejora comprende un accionador, para abrir o cerrar selectivamente los contactos de conmutación, el accionador comprende una armadura eléctricamente conductora dispuesta en la abertura del espaciador, y un acoplador montado fijamente en la superficie del espaciador opuesto al substrato, con la armadura entre el acoplador y los electrodos, uno del acoplador y armadura es un magneto permanente y el otro se elabora de material magnético tal que la armadura normalmente se sostiene espaciada de la superficie interna del substrato por atracción magnética entre el acoplador y la armadura, la opresión del acoplador en el área de la abertura del espaciador provoca un movimiento de la armadura en relación de corto con los electrodos, la ampliación magnética provoca retracción de la armadura en relación espaciada normal desde los electrodos.
17. 17. El conmutador de conformidad con la reivindicación 16, en donde la armadura incluye un fulcro que se extiende de ahí y que enfrenta los electrodos, tal que el fulcro contacte el substrato primero y posteriormente la armadura pivotea respecto al fulcro durante un movimiento de cierre.
18. 18. El conmutador de conformidad con la reivindicación 16, en donde la armadura además incluye un botón que se extiende a través de una abertura del acoplador.
19. 19. El conmutador de conformidad con la reivindicación 16, que comprende una capa de membrana sobre el acoplador.
20. 20. El conmutador de conformidad con la reivindicación 19, en donde la superficie externa de la membrana está realzada en el área de la abertura del espaciador.
21. 21. Un conmutador eléctrico, que comprende: un portador que tiene primera y segunda superficies; un conjunto de electrodos dispuestos en una de las superficies del portador y que define al menos un par de contactos de conmutación espaciados; un accionador para abrir o cerrar selectivamente los contactos de conmutación, el accionador comprende al menos dos bolas eléctricamente conductoras elaboradas de material magnético y dispuestas en una de las superficies portadoras, el magneto montado moviblemente en la otra de las superficies portadoras, con los polos del magneto localizados directamente opuestos a las bolas, de manera tal que las bolas se sostengan normalmente en acoplamiento deslizante con la primer superficie del portador por atracción magnética entre las bolas y el magneto, el movimiento del magneto provoca movimiento correspondiente a las bolas dentro y fuera de relación de corto con los contactos de conmutador.
22. 22. El conmutador de conformidad con la reivindicación l, en donde además comprende dos magnetos colocados lado por lado con todos los opuestos adyacentes al portador, cada magneto es directamente opuesto a una de las bolas.
23. 23. Un conmutador eléctrico, que comprende: un portador que tiene primera y segunda superficies; un conjunto de electrodos dispuestos en una de las superficies portadoras y que define cuando menos un par de contactos de conmutación espaciados; un accionador para abrir o cerrar selectivamente los contactos de conmutación, el accionador incluye: una armadura eléctricamente conductora que tiene un vértice dispuesto en una de las superficies portadoras, la armadura tiene al menos dos caras que se extienden desde el vértice, de manera tal que las caras de la armadura son pivotables respecto al vértice; y un acoplador montado moviblemente en la otra de las superficies portadoras, uno del acoplador y la armadura es un magneto permanente y el otro es elaborado de material magnético, de manera tal que una cara de la armadura normalmente se sostiene en acoplamiento con dicha superficie del portador por la atracción magnética entre el acoplador y la armadura, el movimiento del acoplador provoca pivoteo correspondiente de la armadura respecto al vértice para mover las caras dentro y fuera de relación en corto con los contactos del conmutador.
24. 24. El conmutador de conformidad con la reivindicación 3, en donde la armadura tiene dos caras.
25. 25. Un conmutador eléctrico que comprende: un espaciador emparedado entre una capa de membrana flexible y una capa de substrato, las capas de membrana y substrato cada una definen superficies internas que contactan el espaciador, el espaciador tiene al menos una abertura ahí; al menos un juego de electrodos espaciados dispuestos en la superficie interna del substrato en el área de la abertura del espaciador definen contacto de conmutación, los electrodos incluyen un electrodo común y al menos otros dos electrodos; una armadura eléctricamente conductora dispuesta en la abertura del espaciador entre la membrana y el substrato, la armadura tiene un vértice que se apoya en el electrodo común y al menos dos caras que se extienden desde el vértice, de manera tal que las caras de armadura son pivotables respecto al vértice; y un acoplador montado fijamente en el substrato por debajo de al menos una de las caras de armadura, uno del acoplador y la armadura es un magneto permanente y el otro está elaborado de material magnético, las caras de armadura son acoplables con uno de los otros electrodos al oprimir la membrana en el área de una cara de armadura selecta, la depresión de la membrana provoca movimiento pivotal de la cara en relación de corto entre el común y uno de los otros electrodos.
26. 26. El conmutador de conformidad con la reivindicación 5, en donde la armadura tiene dos caras.
27. 27. El conmutador de conformidad con la reivindicación 5, en donde el acoplador se monta fijamente en el substrato por debajo de cada una de las caras de armadura, de manera tal que las caras de armadura se sostienen alternamente en contacto con uno de los otros electrodos por la atracción magnética entre el acoplador y la armadura, la depresión de la membrana en el área de la cara de armadura selecta provoca movimiento pivotal de la cara en relación de corto entre el común y uno de los otros electrodos.
28. 28. Un conmutador eléctrico, que comprende: un portador que tiene primera y segunda superficies; un conjunto de electrodos dispuestos en una de las superficies de portador y que define al menos un par de contactos de conmutador espaciados; un accionador para abrir o cerrar selectivamente los contactos de conmutación, el accionador comprende una armadura eléctricamente conductora dispuesta en una de las superficies portadoras, y un acoplador montado moviblemente en la otra de las superficies portadoras, el acoplador es un magneto permanente y la armadura se elabora de material magnético, de manera tal que la armadura normalmente se sostiene en acoplamiento con dicha superficie del portador, por la atracción magnética entre el acoplador y la armadura, el movimiento del acoplador provoca movimiento correspondiente de la armadura dentro y fuera de la relación en corto con los contactos de conmutación; y una placa de precarga elaborada de material magnético, montada fijamente adyacente al acoplador en su lado opuesto a la otra superficie portadora.
29. 29. El conmutador de conformidad con la reivindicación 8, en donde además comprende una placa base y en donde el accionador además comprende: una flecha montada para rotación en la placa base; y una placa de accionamiento montada por debajo de la placa base para rotación con la flecha, el acoplador se conecta a la placa de accionamiento.
30. 30. Un conmutador eléctrico, que comprende: un portador que tiene primera y segunda superficies; un conjunto de electrodos dispuestos en una de las superficies del portador y que define al menos un par de contactos de conmutador espaciados; un accionador para abrir o cerrar selectivamente los contactos de conmutación, el accionador comprende una armadura eléctricamente conductora dispuesta en una de las superficies portadoras y una perilla que tiene una proyección de ahi, la perilla se monta moviblemente en la otra de las superficies portadoras y tiene un acoplador ahi que se mueve con la perilla, el acoplador es un magneto permanente y la armadura se elabora de material magnético, de manera tal que la armadura normalmente se sostiene en acoplamiento con la superficie del portador, por atracción magnética entre un acoplador y la armadura, el movimiento del acoplador provoca movimiento correspondiente de la armadura dentro y fuera de la relación en corto con los contactos de conmutador; y una placa de retén elaborada de material magnético, la placa de retén tiene al menos una depresión acoplable con la proyección de la perilla, la placa de retén es atraída a la perilla por atracción magnética entre el acoplador y la placa de retén.