WO2001039221A2 - Interruptor de membrana - Google Patents

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Miquel Angel Vallve Torrente
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Lear Automotive (Eeds) Spain, S.L.
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H23/00—Tumbler or rocker switches, i.e. switches characterised by being operated by rocking an operating member in the form of a rocker button
    • H01H23/02—Details
    • H01H23/12—Movable parts; Contacts mounted thereon
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    • H01H2221/00—Actuators
    • H01H2221/008—Actuators other then push button
    • H01H2221/018—Tumbler

Definitions

  • the present invention patent application consists as indicated in a "MEMBRANE SWITCH”, whose new construction, conformation and design characteristics fulfill the mission for which it has been specifically designed, with maximum safety and efficiency and providing numerous advantages. such as will be detailed herein.
  • Switches which comprise a lever or a key that can swing between two positions, and elastic means, such as a spring or a strap, said lever or key acting on a contact element, such as a conductive foil, establishing the passage of electrical current in the circuit.
  • the two tilting positions of the key or the lever are stable positions, defining an intermediate position of instability that, when exceeded in the oscillation of the key or lever, it is directed, thanks to said elastic means, towards the stable positions mentioned before .
  • microswitches welded directly to the circuit are often also used, for reasons of space, for example in the circuits of an electrical installation of a car.
  • this solution is expensive due to the cost of said microswitch itself, which is why the push-button switches that act on a membrane are used, for example those used in calculators and the like.
  • an important drawback presented by said switches is that they do not allow the user to indicate the status of the same, that is, if they are in a connection or disconnection position.
  • switches of the type described that incorporate a luminous device or similar to detect the position in which the switch is in a given
  • the invention proposes a switch of connection - disconnection, that is, of the type of those that interrupt or establish an electrical circuit in order to activate or deactivate a certain device or mechanism by operating a key that tilts in two positions, the which acts on a membrane, as will be detailed hereafter.
  • the design of this switch eliminates the need to use microswitches, providing a very effective and considerably simple switch.
  • the switch of the invention comprises a rocker key that acts on a contact element thanks to actuating means and elastic means enclosed in a housing.
  • actuating means include a tilting actuator integral with the key, which is extended in respective pins acting on corresponding protrusions of a conductive membrane associated with an electrical circuit.
  • a first pin thereof acts on a first vertical actuating element associated with a first protrusion of the membrane causing the connection position.
  • a second pin of said actuator acts on a second vertical drive element associated with a second membrane protrusion causing disconnection position.
  • Each vertical drive element is guided in its vertical movement by the inside of a guide formed in the body of the tilting drive, and the elastic means that cooperate with the drive means incorporate a compression spring that is housed inside the body.
  • the tilting actuator which has the mission of pushing down a cylinder acting on an oscillating plate. Said plate rests on its oscillation axis in the switch housing.
  • the longitudinal axis of the cylinder mentioned above and the contact points between the vertical actuators and the pins of the tilting actuator do not coincide when the key is in an intermediate position. Thanks to this configuration, in the way of tilting the key, it cannot stop in the intermediate position. Therefore, the tilting actuator can only be arranged in two stable positions, which are precisely those that determine the switch on and off positions.
  • Figure 1 is an exploded view of a switch according to the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view of the assembled switch of the invention.
  • Figure 3 is an elevation view of the tilting actuator and the vertical actuators.
  • Figure 4 is an elevational view of an embodiment of a switch according to the invention, which is shown with the rocker switch in one of its two resting positions.
  • Figure 5 is a sectioned elevation view of the switch illustrated in Figure 4.
  • the elements described in the figures correspond to (1) key, (2) rocker actuator, (3) rocker actuator fins, ( 4) key cavities, (5) pivot actuator articulation pivots, (6) key cavities, (7) housing, (8, 9) tilting actuator pins, (10, 11) vertical actuators, (12 , 13) conical protuberances, (14) conductive membrane, (15) compression spring, (16) cylinder, (17) upper end of the cylinder, (18) lower end of the cylinder, (19) oscillating plate, (20) grooves oscillating plate sides, and (21) oscillating plate support.
  • a membrane switch of the connection-disconnection type (“On-Off") is shown.
  • This switch is capable of being used in many applications, for example in cars, being part of the window regulator systems, vehicle door lock systems, etc. It is generally applicable in electrical and electronic systems in which the available space is reduced, so devices that occupy a volume as small as possible are required.
  • the switch illustrated is formed by a key (1) which can be tilted in the manner detailed below, actuating means for causing electrical contact and elastic means cooperating with said actuating means.
  • the actuation means comprise a tilting actuator (2) configured by a hollow prismatic body provided with lateral fins (3) adapted to be housed inside two cavities. (4) formed in the body of the switch key (1), as shown in figures 1, 2 and 4.
  • the geometry of each fin (3) of the rocker actuator (2) defines an inclined plane to ensure that said rocker actuator (2) is connected to the key (1) without the possibility of accidentally exiting and, therefore, that both elements are joined in a solidary manner.
  • the tilting actuator (2) comprises two cylindrical pivots (5) that protrude slightly from two opposite side faces of the tilting actuator (2) and defining the articulation point of the assembly formed by the key (1) and the tilting actuator ( two). Said cylindrical pivots (5) are conveniently housed inside the cavities (6) of a housing (7) with the possibility of turning to allow the assembly of the assembly described above.
  • the tilting actuator (2) is extended inferiorly by two pins (8, 9), as can be seen more clearly in Figure 3 of the drawings.
  • Said pins (8, 9) have an essentially triangular prismatic shape so that the tilting of the actuator (2) causes the sliding of a pin (8, 9) on the homologous surface of a vertical actuator (10, 11), as said figure 3 illustrates.
  • Contacting a pin (8) on the corresponding vertical actuator (10) causes the vertical downward movement of said vertical actuator (10), which acts on the corresponding conical protuberance (12, 13 ) of a conductive membrane (14), as will be detailed below.
  • the elastic means that cooperate with the actuation means described above comprise a compression spring (15) that is housed inside the body of the tilting actuator (2) and pushes down a cylinder (16).
  • Said cylinder (16) on which said compression spring (15) acts has a widened upper end (17) to favor said contact and a conical opposite end (18) adapted to act on an oscillating plate (19).
  • the plate (19) has two lateral grooves (20) to accommodate a support (21) formed in the housing (7) that allows it to oscillate after the request of the cylinder (16), such as shown in figure 5.
  • the elastic means described are necessary for the correct operation of the switch and more specifically the tilt of the key (1), preventing it from stopping in an intermediate position and providing a good feeling to the user when he presses the key (1) of the switch .
  • the tilting actuator can only be arranged in two stable positions, which are precisely those that determine the switch on and off positions.
  • the operation of the switch is as follows: in a first tilting position of the tilting actuator (2), the pin (8) acts on the vertical actuating element (10) by pressing the conical protuberance (12) of the membrane (14) and activating a first signal.
  • the pin (9) of the tilting actuator (2) acts on the vertical actuating element (11) by pressing the protuberance (13) of said membrane (14) and thus activating a second signal.
  • the (1) key of Switch actuation which is conveniently designed to tilt a total angular distance of 40 °, activates said first signal by depression of the membrane cone (12) just after half of the tilt movement of the key (1) has elapsed with the actuator (2), allowing this cone (12) to return to its resting position just before the key (1) reaches its first end-of-travel position.

Landscapes

  • Switches With Compound Operations (AREA)
  • Tumbler Switches (AREA)
  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)

Abstract

El interruptor de membrana comprende una tecla (1) que actúa sobre un accionador basculante (2) el cual se prolonga en unas patillas (8, 9) que actúan, a través de unos accionadores verticales (10, 11) sobre unas protuberancias (12, 13) de una membrana conductora (14) asociada a un circuito eléctrico. En una primera posición de basculamiento del accionador (2), una primera patilla (8) actúa sobre un primer elemento de accionamiento vertical (10) asociado a la protuberancia (12) provocando la posición de conexión y en una segunda posición, una segunda patilla (9) del accionador (2) actúa sobre un segundo elemento de accionamiento vertical (11) asociado a otra protuberancia (13) de la membrana (14) provocando la posición de desconexión. Se obtiene un interruptor que ocupa un espacio muy reducido y permite, además, determinar visualmente la posición del interruptor en cada momento.

Description

INTERRUPTOR DE MEMBRANA
La presente solicitud de Patente de Invención consiste conforme indica su enunciado en un "INTERRUPTOR DE MEMBRANA", cuyas nuevas características de construcción, conformación y diseño cumplen la misión para la que específicamente ha sido proyectada, con una seguridad y eficacia máximas y proporcionando numerosas ventajas tal co o se detallará en la presente memoria.
Son conocidos interruptores que comprenden una palanca o una tecla que puede bascular entre dos posiciones, y medios elásticos, tales co o un muelle o un fleje, actuando dicha palanca o tecla sobre un elemento de contacto, tal co o una lámina conductora, estableciendo el paso de corriente eléctrica en el circuito.
Las dos posiciones de basculamiento de la tecla o la palanca son posiciones estables, definiéndose una posición intermedia de inestabilidad que, al ser rebasada en la oscilación de la tecla o palanca, ésta se dirige, gracias a los citados medios elásticos, hacia las posiciones estables antes mencionadas . Convencionalmente, suelen utilizarse también, por cuestiones de espacio, por ejemplo en los circuitos de una instalación eléctrica de un automóvil, microinterruptores soldados directamente al circuito. Sin embargo, ésta soluciones resulta cara debido al propio coste del citado microrruptor, por lo que suele procederse al montaje de interruptores pulsadores que actúan sobre una membrana, por ejemplo los utilizados en las calculadoras y similares. Si bien esta solución es eficaz y económica proporcionando un ahorro de espacio considerable, un inconveniente importante que presentan dichos interruptores es que no permiten indicar al usuario el estado del mismo, es decir, si se encuentran en posición de conexión o de desconexión. Existen interruptores del tipo descrito que incorporan un dispositivo luminoso o similar para detectar la posición en la que se encuentra el interruptor en un determinado
26 momento. Sin embargo, esta solución resulta complicada y costosa puesto que se añaden componentes al interruptor, hecho que influye negativamente en el coste final del sistema electrónico en cuestión. La presente invención se ha desarrollado con el fin de solventar los inconvenientes que se han citado anteriormente inherentes a los interruptores comprendidos en el estado de la técnica. En este sentido, la invención propone un interruptor de conexión - desconexión, es decir, del tipo de los que interrumpen o establecen un circuito eléctrico con el fin de activar o desactivar un determinado dispositivo o mecanismo accionando una tecla que bascula en dos posiciones, la cual actúa sobre una membrana, tal como se detallará en lo sucesivo. El diseño de este interruptor elimina la necesidad de utilizar microinterruptores, proporcionando un interruptor muy eficaz y de realización considerablemente sencilla.
Asi, en lineas generales, el interruptor de la invención comprende una tecla basculante que actúa sobre un elemento de contacto gracias a unos medios de accionamiento y unos medios elásticos encerrados en una carcasa. La particularidad de dicho interruptor reside en el hecho de que los medios de accionamiento incluyen un accionador basculante solidario de la tecla, que se prolonga en respectivas patillas que actúan sobre correspondientes protuberancias de una membrana conductora asociada a un circuito eléctrico.
En una primera posición de basculamiento del accionador, una primera patilla del mismo actúa sobre un primer elemento de accionamiento vertical asociado a una primera protuberancia de la membrana provocando la posición de conexión. En una segunda posición de basculamiento, una segunda patilla de dicho accionador actúa sobre un segundo elemento de accionamiento vertical asociado a una segunda protuberancia de la membrana provocando la posición de desconexión.
Cada elemento de accionamiento vertical es guiado en su movimiento vertical por el interior de una guia formada en el cuerpo del accionado basculante, y los medios elásticos que cooperan con los medios de accionamiento incorporan un muelle de compresión que se encuentra alojado en el interior del cuerpo del accionador basculante, el cual tiene la misión de empujar hacia abajo un cilindro que actúa sobre una placa oscilante. Dicha placa descansa sobre su eje de oscilación en la carcasa del interruptor.
Preferiblemente, el eje longitudinal del cilindro citado anteriormente y los puntos de contacto entre los accionadores verticales y las patillas del accionador basculante no coinciden cuando la tecla se encuentra en una posición intermedia. Gracias a esta configuración, en el recorrido de basculamiento de la tecla, ésta no puede detenerse en la posición intermedia. Por lo tanto, el accionador basculante solamente puede disponerse en dos posiciones estables, que son precisamente las que determinan las posiciones de conexión y desconexión del interruptor.
Las características y las ventajas del interruptor que se describe resultarán evidentes a partir de la descripción detallada de una realización preferida de la misma que se dará, de aqui en adelante, a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:
La figura n° 1 es una vista en despiece de un interruptor de acuerdo con la presente invención. La figura n° 2 es una vista en perspectiva del interruptor de la invención montado.
La figura n° 3 es una vista en alzado del accionador basculante y de los accionadores verticales.
La figura n° 4 es una vista en alzado de una realización de un interruptor de acuerdo con la invención, el cual se muestra con la tecla basculante en una de sus dos posiciones de reposo.
Y la figura n° 5 es una vista en alzado seccionado del interruptor ilustrado en la figura n° 4. Los elementos descritos en las figuras corresponden a (1) tecla, (2) accionador basculante, (3) aletas del accionador basculante, (4) cavidades de la tecla, (5) pivotes de articulación del accionador basculante, (6) cavidades de la tecla, (7) carcasa, (8, 9) patillas del accionador basculante, (10, 11) accionadores verticales, (12, 13) protuberancias cónicas, (14) membrana conductora, (15) muelle de compresión, (16) cilindro, (17) extremo superior del cilindro, (18) extremo inferior del cilindro, (19) placa oscilante, (20) hendiduras laterales de la placa oscilante, y (21) soporte de la placa oscilante.
En la realización de ejemplo que se ilustra en los dibujos sobre los cuales se basa la presente descripción, se ha representado un interruptor de membrana del tipo de conexión - desconexión ("On-Off"). Este interruptor es susceptible de ser utilizado en muchas aplicaciones, por ejemplo en automóviles formando parte de los sistemas elevalunas, de los sistemas de bloqueo de las puertas del vehículo, etc. Generalmente es aplicable en sistemas eléctricos y electrónicos en los cuales el espacio disponible es reducido, por lo que se requieren dispositivos que ocupen un volumen lo más pequeño posible.
El interruptor que se ilustra está formado por una tecla (1) que puede bascular de la manera que se detallará más adelante, medios de accionamiento para provocar el contacto eléctrico y medios elásticos que cooperan con dichos medios de accionamiento.
Los medios de accionamiento comprenden un accionador basculante (2) configurado por un cuerpo prismático hueco provisto de unas aletas laterales (3) adaptadas para alojarse en el interior de sendas cavidades (4) formadas en el cuerpo de la tecla (1) del interruptor, tal como muestran las figuras n° 1, 2 y 4. La geometría de cada aleta (3) del accionador basculante (2) define un plano inclinado para garantizar que dicho accionador basculante (2) quede unido a la tecla (1) sin posibilidad de salirse accidentalmente y, por lo tanto, que ambos elementos queden unidos de manera solidaria. Además, el accionador basculante (2) comprende dos pivotes cilindricos (5) que sobresalen ligeramente de dos caras laterales opuestas del accionador basculante (2) y que definen el punto de articulación del conjunto formado por la tecla (1) y el accionador basculante (2). Dichos pivotes cilindricos (5) quedan convenientemente alojados en el interior de las cavidades (6) de una carcasa (7) con posibilidad de girar para permitir el basculamiento del conjunto antes descrito.
De acuerdo con la invención, el accionador basculante (2) se prolonga inferiormente en dos patillas (8, 9) , tal como puede apreciarse más claramente en la figura n° 3 de los dibujos. Dichas patillas (8, 9) presentan una forma esencialmente prismática triangular con el fin de que el basculamiento del accionador (2) provoque el deslizamiento de una patilla (8, 9) sobre la superficie homologa de un accionador vertical (10, 11), tal como ilustra dicha figura n° 3. El contacto una patilla (8) sobre el correspondiente accionador vertical (10) provoca el desplazamiento vertical hacia abajo de dicho accionador vertical (10), el cual actúa sobre la correspondiente protuberancia cónica (12, 13) de una membrana conductora (14), tal como se detallará a continuación. Los medios elásticos que cooperan con los medios de accionamiento descritos anteriormente comprenden un muelle de compresión (15) que se encuentra alojado en el interior del cuerpo del accionador basculante (2) y empuja hacia abajo un cilindro (16) . Dicho cilindro (16) sobre el cual actúa el citado muelle de compresión (15) presenta un extremo superior ensanchado (17) para favorecer dicho contacto y un extremo opuesto cónico (18) adaptado para actuar sobre una placa oscilante (19) . Tal como muestra la figura n° 1, la placa (19) presenta sendas hendiduras laterales (20) para alojar un soporte (21) formado en la carcasa (7) que permite que ésta oscile tras la solicitación del cilindro (16), tal como muestra la figura n° 5.
Los medios elásticos descritos son necesarios para el correcto funcionamiento del interruptor y más concretamente del basculamiento de la tecla (1), evitando que ésta se detenga en una posición intermedia y aportando una buena sensación al usuario cuando éste pulsa la tecla (1) del interruptor.
Además, debe tenerse en cuenta especialmente el hecho de que el eje longitudinal del cilindro (16) y los puntos de contacto entre los accionadores verticales (10, 11) y las patillas (8, 9) del accionador basculante (2) no coinciden cuando la tecla (1) se encuentra en una posición intermedia con el fin de que, en su recorrido de basculamiento, ésta no pueda detenerse en la posición intermedia. Por lo tanto, el accionador basculante solamente puede disponerse en dos posiciones estables, que son precisamente las que determinan las posiciones de conexión y desconexión del interruptor. El funcionamiento del interruptor es como sigue: en una primera posición de basculamiento del accionador basculante (2), la patilla (8) actúa sobre el elemento de accionamiento vertical (10) presionando la protuberancia cónica (12) de la membrana (14) y activando una primera señal. En una segunda posición de basculamiento, la patilla (9) del accionador basculante (2) actúa sobre el elemento de accionamiento vertical (11) presionando la protuberancia (13) de dicha membrana (14) y activando asi una segunda señal . Cuando el usuario pulsa la tecla (1) de accionamiento del interruptor, la cual está convenientemente diseñada para bascular una distancia angular total de 40°, activa dicha primera señal mediante la depresión del cono de membrana (12) justamente después de transcurrir la mitad del movimiento de basculamiento de la tecla (1) con el accionador (2), permitiendo a este cono (12) regresar a su posición de reposo justo antes de que la tecla (1) llegue a su primera posición de final recorrido.
Cuando el usuario presiona la tecla (1) en sentido inverso, el cono de membrana (12) es presionado nuevamente justo antes de llegar a la mitad de recorrido, desactivando esta primera señal, prosiguiendo dicho recorrido hasta la segunda posición, en la que el cono de membrana (13) es presionado por la patilla (9) activando la segunda señal eléctrica.
Descrito suficientemente en que consiste la presente invención en correspondencia con los dibujos adjuntos, se comprende que podrán introducirse en la misma cualquier modificación de detalle que se estime conveniente siempre y cuando no se alteren las características esenciales de la invención, resumidas en las siguientes REIVINDICACIONES .

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S:
Ia- "INTERRUPTOR DE MEMBRANA" que comprende una tecla basculante (1) que actúa sobre un elemento de contacto gracias a unos medios de accionamiento y unos medios elásticos encerrados en una carcasa (7) , caracterizado en que los citados medios de accionamiento incluyen un accionador basculante (2) solidario de dicha tecla basculante (1) que se prolonga en respectivas patillas (8, 9) que actúan, a través de unos accionadores verticales (10, 11) sobre correspondientes protuberancias (12, 13) de una membrana conductora (14) asociada a un circuito eléctrico, de manera que en una primera posición de basculamiento del accionador (2), una primera patilla (8) actúa sobre un primer elemento de accionamiento vertical (10) asociado a la citada protuberancia (12) de la membrana (14) provocando la posición de conexión, mientras que en una segunda posición de basculamiento, una segunda patilla (9) de dicho accionador (2) actúa sobre un segundo elemento de accionamiento vertical (11) asociado a otra protuberancia (13) de la membrana (14) provocando la posición de desconexión.
2a- "INTERRUPTOR DE MEMBRANA" según la Ia reivindicación caracterizado en que cada uno de los citados elementos de accionamiento vertical (10, 11) es guiado en su movimiento vertical por el interior de una guia formada en el cuerpo del accionado basculante (2) .
3- "INTERRUPTOR DE MEMBRANA" según la Ia reivindicación caracterizado en que los citados medios elásticos que cooperan con los medios de accionamiento comprenden un muelle de compresión (15), alojado en el interior del cuerpo del accionador basculante (2), que empuja hacia abajo un cilindro (16) que actúa sobre una placa oscilante (19) que descansa sobre un soporte (21) de la carcasa (7) del interruptor. 4a- "INTERRUPTOR DE MEMBRANA" según las
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) reivindicaciones anteriores caracterizado en que el eje longitudinal de dicho cilindro (16) y los puntos de contacto entre los citados accionadores verticales (10, 11) y las patillas (8, 9) del accionador basculante (2) no coinciden en la posición intermedia de la tecla (1), de manera que en el recorrido de basculamiento de la misma, ésta no puede detenerse en dicha posición intermedia.
DE SUSTITUCIÓN REGLA 26
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