TWI484518B - 具有樞轉切換構件和改良支撐支點之電氣開關以及用於製造該開關之方法 - Google Patents

Description

具有樞轉切換構件和改良支撐支點之電氣開關以及用於製造該開關之方法

本發明係關於電氣開關，且更具體言之，本發明係關於經由在樞轉切換構件之兩個穩定位置之間位移而進行切換的類型的開關。更詳細言之，本發明係關於一種具有樞轉切換構件和改良支撐支點之電氣開關以及用於製造該開關之方法。

在本說明書中，藉由術語電氣開關，吾人意欲表示用於斷開及閉合單個觸點之裝置，以及用於斷開一個觸點同時閉合另一個觸點及閉合一個觸點同時斷開另一個觸點的裝置(轉換器diverter)。

在當前技術水準下，存在上文所指示之種類之各種類型的開關，其大體包括：至少兩個連接端子、電連接至該兩個連接端子中之一者之至少一個固定電觸點，及一切換構件，該切換構件在一末端處配備有至少一個可移動電觸點且承載於電連接至該兩個連接端子中之另一者之支撐支點上。此等開關亦包括一致動機構，其可經由軸向按鈕(axial button)或槓桿或翻轉開關(flip switch)操縱以移動該切換構件，以使得該切換構件藉由旋轉達到其兩個穩定位置中之一者或另一者。

上文指示且具有按鈕致動之類型的開關之實例描述於國際專利申請案WO 2006/106554中。

經由使用高速攝像機進行之試驗，有可能觀測到在上文所描述之先前技術中之開關，雖然樞轉切換構件(例如)藉由適當彈性手段而保持抵靠在支撐支點上，但樞轉切換構件在切換期間可自支撐支點抬起。

此分離(即使限於一秒之幾分之幾)可危及開關之正確操作。實際上，在此分離期間，微電弧形成，其造成局部侵蝕或熔融，局部侵蝕或熔融又可造成過熱或電流中斷。

申請人已藉由預見發現對此問題之解決方案(如描述於公開之歐洲專利申請案EP 1 930 927中)，一可彈性變形導電元件配置於支撐支點與樞轉切換構件之間以便保持此構件與支點之間的電連續性。前述歐洲專利申請案EP 1 930 927中所描述之解決方案雖然對於避免彈起之問題尤其有效但目前相對昂貴，因為其使製造方法複雜化。實務上，此複雜性基本上由可彈性變形之導電元件在支點與樞轉切換構件之間的正確定位造成。

本發明之目的係提供一種電氣開關，其提供關於前述歐洲專利申請案EP 1 930 927中已描述之開關的彈起問題的替代解決方案且可經由相對較不複雜且相對較不昂貴之製造方法製成。

此目的經由如大體於申請專利範圍第1項中界定之開關來達成。根據本發明之開關之較佳且有利之實施例界定於隨附附屬項中。

本發明之目標亦為如大體於隨附申請專利範圍第11項中界定之用於製造開關之方法。

參看附圖，將在下文描述根據本發明之電氣開關之尤其較佳之實施例。

如已陳述，在本說明書中，藉由術語開關，吾人意欲指示用於斷開及閉合單個觸點之裝置，以及用於斷開一個觸點同時閉合另一個觸點及閉合一個觸點同時斷開另一個觸點的裝置(轉換器)。

電氣開關，為包含樞轉切換構件2及支撐支點1(或支點-搖臂群組)之零件群組，基本上已表示於諸圖中，包含第一T1電連接端子及第二T2電連接端子。較佳地，此等端子T1、T2為具有螺旋夾之類型。在諸圖中，僅示意性表示端子T2。支撐支點1係由例如黃銅之導電材料製成。

該開關包含一適用於建立電連接之樞轉切換構件2，其在所表示之特定實例中由例如黃銅之導電材料製成的樞轉橋接器2(實務上，搖臂)的形式。此後，在本說明書中，吾人將亦使用詞語「樞轉橋接器2」或「搖臂2」指示樞轉切換構件2，基於此原因而不會造成任何限制。

在該實例中，該搖臂2包含桿9，其繞旋轉軸線8(在圖2中，軸線8垂直於紙平面)樞轉且具有倒鞍形形狀，其中中央部分具有圓形輪廓。換言之，該樞轉桿9的縱向剖面具有顛倒的帽子形狀。該樞轉桿9之中央部分承載於支撐支點1上且與支撐支點1電接觸。該樞轉桿9包含兩個末端部分11、12，其中至少一者11載運可移動電觸點4。在一不同之實施例中，樞轉桿9之末端部分12亦配備有可移動電觸點。

為了在端子T1與端子T2之間建立電連接，該搖臂2係如此以便能夠移動以繞其中央支撐部分旋轉。特定言之，該搖臂2適用於在兩個預設定之位置之間振盪，在該兩個位置中之一者中，該可移動電觸點4鄰接頂靠該固定電觸點3。

該電氣開關亦包括一控制機構(未見於圖中)，其適用於移動該搖臂2。在尤其較佳(但非限制性)實施例中，根據國際專利申請案WO 2006/106554之教示製成該控制機構，其中，該搖臂2之移動係藉由在其上操作一樞轉及彈簧銷(未表示在本專利申請案之諸圖中)來獲得。雖然前述國際專利申請案係關於一種軸向按鈕開關，但應謹記本發明之教示亦以完全類似之方式適用於具有翻轉開關或具有槓桿之開關。

有利地，該支撐支點1包含機械耦接手段或元件5，其適用於將該搖臂2約束於該支撐支點1。在尤其有利之實施例中，此等機械耦接手段或元件包含鉸鏈5。

較佳地，該等機械耦接手段5與該支撐支點1整合，且更佳地，該支撐支點1包含由經切割且彎曲之金屬片製成之主體，且該等機械耦接手段5係藉由切割並彎曲該片之若干部分而獲得。參看附圖中所表示之支點，應觀測到，實務上該支撐支點包含一金屬片，該金屬片包含一支撐部分(該切換構件承載於其上)及一耦接部分(其相對於該支撐部分彎曲)，該支撐部分包含適用於將該樞轉切換構件2約束於該支撐支點1的機械耦接手段或元件5)。在所表示之實例中，該支撐部分呈位於平行於該切換構件之旋轉軸線之平面中的片之基本上板狀部分的形式。

在諸圖中所表示之當前較佳實施例中，該等機械耦接手段包含一第一對及一第二對臂5，其相對於該搖臂2配置於相反側上。在此實施例中，臂5配置於四邊形的頂點處。如圖2中所表示，該支撐支點1較佳包含一用於該搖臂2之支撐楔形件7，其大體在由臂5形成之四邊形之中央配置於支撐支點1上。較佳地，但並非出於限制目的，此支撐楔形件7係藉由焊接固定至該支撐支點1，該支撐楔行件為由具有高導電性之材料(如(例如)銀粒)製成的元件。在替代實施例中，該支撐楔形件7與該支撐支點1整合且係經由對該支撐支點1之衝壓操作獲得，該衝壓操作係在該支撐支點1之相對於面14(此支撐楔形件7自該面14突出)的相反側之面13中執行。

在尤其有利之實施例中，該搖臂2包含連接至該樞轉桿9之兩個橫向翼10，其自該桿9之中央部分垂直於此桿9且自相對於此桿9的相反兩側突出。在此實施例中，該等機械耦接手段5係如此以致與該等橫向翼10合作以將該搖臂2約束於該支撐支點1。

有利地，其可能預見，如諸圖中所表示，該等臂5配備有自由末端部分6，該自由末端部分6經彎曲以使得每一對臂5係如此以致將各別橫向翼10保持與該支撐支點1耦接，從而界定鉸鏈約束。較佳地，此等末端部分6之彎曲係在將搖臂2定位於該支撐支點上之後獲得，更佳使用成形模具20，該成形模具20對於該彎曲作用為翼10(其實務上作用為衝頭)自身上之槓桿。有利地，在如上文所描述執行彎曲後，材料之彈性返回允許在臂5與翼10之間建立減少的餘隙(clearence)(例如，約百分之一毫米)，其允許搖臂2被約束於該支撐支點1且同時自由地繞軸線8旋轉。較佳地，如諸圖中所表示，臂5之末端部分6不僅經彎曲亦斜角的(bevelled)以使得較易於將搖臂2定位於該支撐支點1上。

參看圖3、圖4及圖5，現將描述用於製造包含上文所描述之類型之包含支點-搖臂群組的電氣開關的方法100之當前較佳實施例。在該方法之描述中，吾人將僅描述支點-搖臂群組的製造步驟。

該方法100包含：切割並彎曲一金屬片以獲得一支撐支點1之步驟101；將一切換構件2定位於該支撐支點1上之步驟103；及機械加工該支撐支點1的另一步驟104，藉由在該定位步驟後修改該支點之形狀來製成耦接機件或元件5以將該切換構件2或搖臂2與該支撐支點1機械地耦接。

較佳地，該金屬片係由黃銅製成。較佳地，在步驟101之結束時所提供該支撐支點1係由兩個垂直分支1.1、1.2形成，其中之一者1.2經彎曲以獲得垂直於該片之平面的連接端子T1之壁。

在尤其有利之實施例中：切割並彎曲該片之步驟101包含形成用於相對於該支撐支點1定位該搖臂2的約束手段5(如(例如)圖4中之四個直桿5)之操作，且較佳地此步驟亦包含斜切該等直桿5之自由末端6之操作；且機械加工該支撐支點1以將該搖臂2與該支撐支點1機械耦接的步驟104包含修改該等約束手段5之形狀以將該搖臂2與該支撐支點1機械地耦接的操作。

參看圖5，修改該等約束手段5之形狀的操作包含彎曲操作，其中使用適用於彎曲該等桿5之末端部分6以便製成臂5的成形模具20(圖5)。有利地，可能預見，該切換構件2具備橫向翼10，該等橫向翼10在此彎曲操作期間實務上作用為導引該等桿5之彎曲的衝頭。

在有利的、較佳的且並非限制之實施例中，有可能預見該切換構件2在該支撐支點1上之定位步驟103係經由同一成形模具20執行。實務上，有可能有利地預見，該成形模具20作用為適用於拾取、運輸且將該搖臂2定位於該支撐支點1上之夾緊元件且該等桿5之彎曲係在定位該搖臂2之同時執行。舉例而言，用於夾持此搖臂且將其定位在支點1上的成形模具與搖臂2之間的耦接可為聯鎖(interlocking)類型。

作為上文所描述之實施例的替代，有可能預見該搖臂2之定位步驟係經由與成形模具20不同之工具(例如，經由鉗子)在機械加工步驟104之前執行。

較佳地，該方法100亦包含，在執行該定位步驟103之前，在該支撐支點1上製成一支撐楔形件7的步驟102。較佳地，此步驟101包含將由導電材料(較佳為銀)製成之楔形元件7焊接至該支撐支點1的操作。或者，步驟100可包含在一側13上衝壓該支撐支點1之片以在該片之另一側14上產生大體上楔形形狀之脊的操作。

自以上進行之描述，有可能理解根據本發明之開關及方法如何完全達成預設定之目的，因為支撐支點1與該搖臂2之間的機械耦接手段消除或顯著減少彈起之問題且用於製造該支點-搖臂群組之方法相對具有成本效益。

若干測試亦已證實所提議之新解決方案之效率。實際上，經由現行條例預見之對根據本發明之開關的測試，已發現與先前技術之開關(前述歐洲專利申請案EP 1 930 927中描述之不具有連續性彈簧(continuity spring)之開關)之典型效能相比，在開關之端子處之溫度方面，存在約10℃的顯著減少。此情形清楚指示彈起現象之急劇減少。

此外，視覺檢驗已證實，雖然在對當前技術水準之開關(前述歐洲專利申請案EP 1 930 927中描述之不具有連續性彈簧之開關)根據現行條例的40,000次操縱的測試後，當前技術水準之開關在支點上且在切換構件上具有清楚的痕跡或侵蝕及灼燒，但在根據本發明之開關中，不存在侵蝕及灼燒的清楚痕跡或此等痕跡顯著減少。

當然，熟習此項技術者可對上文所描述之開關及方法進行許多修改及變化以便滿足可能的且特定的要求，該等修改及變化全部由以下申請專利範圍界定之本發明之保護範圍涵蓋。

T1．．．第一電連接端子

T2．．．第二電連接端子

1．．．支撐支點

1.1．．．垂直分支

1.2．．．垂直分支

2‧‧‧樞轉切換構件、樞轉橋接器或搖臂

3‧‧‧固定電觸點

4‧‧‧可移動電觸點

5‧‧‧機械耦接手段或元件

6‧‧‧末端部分

7‧‧‧支撐楔形件

8‧‧‧旋轉軸

9‧‧‧桿

10‧‧‧橫向翼

11‧‧‧末端部分

12‧‧‧末端部分

13‧‧‧面/側

14‧‧‧面/側

20‧‧‧成形模具

100‧‧‧方法

101‧‧‧切割並彎曲步驟

102‧‧‧定位步驟

103‧‧‧定位步驟

104‧‧‧機械加工步驟

參考附圖，由作為實例且因此決非限制性的特定實施例之以下詳細描述可較佳地理解本發明。

圖1展示根據本發明之當前較佳實施例之開關的支點-搖臂群組的透視圖；

圖2展示圖1之支點-搖臂群組之側視圖；

圖3展示根據本發明之製造方法之一些步驟的流程圖；

圖4展示來自圖3之方法之一步驟之輸出中獲得的半加工支點的透視圖；及

圖5展示說明圖4之支撐支點之機械加工操作的透視圖。

在諸圖中，相同或類似元件應用相同元件符號指示。

1．．．支撐支點

2．．．樞轉切換構件、樞轉橋接器或搖臂

4．．．可移動電觸點

5．．．機械耦接手段或元件

6．．．末端部分

9．．．桿

10．．．橫向翼

11．．．末端部分

12．．．末端部分

14．．．面/側

T1．．．第一電連接端子

T2．．．第二電連接端子

Claims (14)

1. 一種電氣開關，其包含：至少兩個連接端子(T1、T2)，一固定電觸點(3)，其電連接至該兩個連接端子(T1、T2)中之一者(T2)，一樞轉且導電之切換構件(2)，其包含一桿(9)，該桿如一搖臂般樞轉且具有倒鞍形形狀，其中一中央部分具有圓形輪廓(9)，該桿包含兩個末端部分(11、12)，所述兩個末端部分之至少一者(11)承載一個可移動電觸點(4)，該切換構件(2)經配適以在兩個預設定之位置之間繞著一旋轉軸線振盪，在所述兩個位置中之一者中，該可移動電觸點(4)鄰接頂靠該固定電觸點(3)，一用於該樞轉切換構件(2)之支撐支點(1)，該支撐支點(1)係導電的且電連接至該兩個連接端子中之另一者(T1)，其特徵在於該支撐支點(1)包含一金屬片，該金屬片包含：一支撐部分，該切換構件之該桿的該中央部分停置在其上，該支撐部分呈位於平行於該旋轉軸線之平面中的該金屬片之一板狀部分的形式；及一耦接部分，其相對於該支撐部分彎曲，包含適用於將該樞轉切換構件(2)約束於該支撐支點(1)的機械耦接手段(5)，其中該等機械耦接手段包含一第一對及一第二對臂(5)，其相對於該支撐部分彎曲回，該等對之臂(5)相對於該切換構件(2)配置於相反側上。
2. 如申請專利範圍第1項之開關，其中該等機械耦接手段包含一鉸鏈(5)。
3. 如申請專利範圍第1項之開關，其中該等機械耦接手段(5)係與該支撐支點(1)整合。
4. 如申請專利範圍第3項之開關，其中該等機械耦接手段(5)係藉由切割並彎曲該金屬片之若干部分而獲得。
5. 如申請專利範圍第1項之開關，其中該等臂(5)配置於一四邊形的頂點處且該支點包含一用於該切換構件(2)之支撐楔形件(7)，該楔形件(7)被配置於該四邊形之中央之該支撐支點(1)上。
6. 如申請專利範圍第5項之開關，其中該支撐楔形件(7)為一藉由焊接而固定至該支點(1)之剩餘部分的丸粒(pellet)。
7. 如申請專利範圍第1項之開關，其中該切換構件(2)包含兩個橫向翼(10)，其連接至該桿(9)，自該中央部分垂直於此桿(9)且相對於此桿(9)自相反兩側突出；其中該機械耦接手段(5)係如此以致與該等橫向翼(10)合作以將該切換構件(2)約束於該支點(1)。
8. 如申請專利範圍第7項之開關，其中該等臂(5)具有一自由末端部分(6)，其向內彎曲以使得每一對臂(5)係如此以致將一各別橫向翼(10)保持約束於該支撐支點(1)。
9. 如申請專利範圍第8項之開關，其中該自由末端部分(6)係經由一彎曲操作而被彎曲，該彎曲操作係在已將該 切換構件(2)定位於該支撐支點(1)上之後執行。
10. 一種用於製造一電氣開關之方法(100)，其依序包含以下步驟：切割並彎曲(101)一金屬片以製成一支撐支點(1)；將一樞轉切換構件(2)定位(102)於已被切割並彎曲之該支撐支點(1)上；其特徵在於其包括：機械加工(104)該支撐支點(1)的另一步驟(104)，其藉由在該定位步驟後修改該支點之形狀來製成耦接元件以將該樞轉切換構件(2)與該支撐支點(1)機械地耦接。
11. 如申請專利範圍第10項之方法(100)，其中修改該形狀之該另一步驟(104)在該樞轉切換構件(2)與該支撐支點(1)之間建立一鉸鏈約束。
12. 如申請專利範圍第10或11項之方法(100)，其中切割並彎曲該片之該步驟(101)包括形成用於相對於該支撐支點(1)定位該樞轉切換構件(2)之約束手段(5)的一操作，且其中修改該形狀之該另一步驟(104)修改該約束手段(5)之形狀以將該樞轉切換構件(2)與該支撐支點(1)機械地耦接。
13. 如申請專利範圍第10項之方法(100)，其中修改該形狀之該另一步驟(104)係使用一成形模具(20)來執行。
14. 如申請專利範圍第13項之方法(100)，其中將該樞轉切換構件(2)定位於該支撐支點(1)上之該步驟包含以下操作： 將該切換構件(2)與該成形模具(20)耦接；經由該成形模具(20)將該切換構件(2)定位於該支點(1)上；其中該另一步驟(104)係與該定位操作同時執行。