專利名稱：具有觸覺效應的雙重動作型電開關的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及如下類型的電開關，所述電開關能通過使用者施加壓力而按下的致動元件而相繼地產(chǎn)生至少兩個開關電路。這種控制能使使用者相繼地施加低的第一壓力來產(chǎn)生第一開關電路以及隨后施加更高的第二壓力來產(chǎn)生第二開關電路。在第一階段，使用者感覺到彈性阻力，且隨后在產(chǎn)生第二開關電路期間，所述開關給予使用者產(chǎn)生那個開關電路的觸覺。這種觸覺通過可彈性變形觸發(fā)元件(例如為穹頂形狀)來獲得，施加在觸發(fā)元件上的壓力引起狀態(tài)突變，這在一方面可產(chǎn)生開關電路而在另一方面給予觸覺感知。一種這種類型的雙重動作型開關(也稱為雙壓力開關)用在各種電子設備中且尤其用在照相機和攝像機中，其中，觸發(fā)按鈕在軸向行程上以兩階段來致動，例如在第一階段產(chǎn)生自動對焦(“自動焦距”)且隨后在第二階段產(chǎn)生實際觸發(fā)快門和/或存儲數(shù)字文檔。必須相繼地產(chǎn)生兩個開關電路的其他應用(例如用于相繼地建立兩個信號)包括驗證按鈕之后的選擇以及支配啟動功能并隨后執(zhí)行那個功能的按鈕。
背景技術：
針對這種雙重動作型或雙壓力開關，已提出了各種設計。文獻US4，659，881A提出了一種開關，所述開關包括相繼地支配啟動功能及隨后的觸發(fā)功能的兩個堆疊共軸穹頂狀元件。在文獻US5，898，147A說明的第二個方案采用兩個觸發(fā)元件，各觸發(fā)元件包括四個重疊并交錯的徑向分支。從第三個文獻US4，359，614A 了解的另一開關包括位于下穹頂狀元件上方的可彈性變形接觸橫條。在同一族的文獻中，所有文獻均涉及至少一個“固定”下穹頂狀元件，下穹頂狀元件的環(huán)形下邊緣抵靠在承載固定觸點的支撐件上，還可引用文獻US5，564，560A，該文獻采用撓性電路產(chǎn)生第一開關電路，所述撓性電路具有導電帶，所述導電帶壓在與軸向致動柱塞相連的穹頂狀元件的上表面上，所述軸向致動柱塞包括活動觸點卷邊，活動觸點卷邊在第一致動行程結(jié)束時在這些導電帶之間產(chǎn)生第一開關電路。在文獻US6，498，312A中，提出了具有兩組徑向分支的一體式“雙”觸發(fā)元件，所述觸發(fā)元件相繼變形兩次來產(chǎn)生兩個開關電路。所有這些方案是尺寸特別大的，尤其是沿致動軸線尺寸大，因為它們采用兩個重疊穹頂狀元件或多個重疊的觸點構件或必須使用位于穹頂狀元件限定的區(qū)域外的電觸點。如果采用兩個穹頂狀元件或類似結(jié)構，則開關的精確調(diào)整而且尤其是致動力的控制是尤其復雜的。文獻US4，385，218A提供了一種開關，所述開關包括單個穹頂狀元件，所述單個穹頂狀元件形成觸發(fā)元件，所述觸發(fā)元件在兩個相繼步驟中變形，以相繼地在外周固定觸點之間產(chǎn)生第一開關電路，且所述觸發(fā)元件隨后第二次變形，以在這些外周觸點和中央固定觸點之間產(chǎn)生第二開關電路。在該實施例中，其中，所述單個觸發(fā)元件或穹頂狀元件初始壓靠在接收其的容納部的底部，整體尺寸固有的問題至少被部分解決，但是工業(yè)實現(xiàn)具有特殊構型的穹頂狀元件(所述特殊構型能使穹頂狀元件雙變形且能兼顧這種穹頂狀元件在經(jīng)受大變形下的使用壽命)復雜且導致使用壽命不足。在此還有的是，使用者相繼感覺到的力的控制也是極其困難的。

發(fā)明內(nèi)容
為了彌補上面提及的缺陷，本發(fā)明提供了一種雙重動作型觸覺電開關，包括絕緣支撐件，其處于水平面內(nèi)的上表面承載至少三個固定電觸點，所述至少三個固定電觸點包括第一外周觸點、第二外周觸點以及第三中央觸點；觸發(fā)元件，其能夠借助一致動元件沿總體豎直方向的動作而從穩(wěn)定的不工作狀態(tài)彈性變形，所述觸發(fā)元件包括下部外周環(huán)形區(qū)域和上部穹頂狀中央部分；所述下部外周環(huán)形區(qū)域適于同時與所述兩個第一外周觸點抵靠接合來產(chǎn)生第一開關電路；所述致動元件作用在所述上部穹頂狀中央部分上，所述上部穹頂狀中央部分能夠變形，以在作為一方的所述兩個第一固定觸點和作為另一方的所述第三中央電觸點之間產(chǎn)生電連接，從而繼在產(chǎn)生所述第一開關電路之后產(chǎn)生第二開關電路，這些內(nèi)容對應于US4，385，218A的教導；其特征在于，在所述觸發(fā)元件的穩(wěn)定的不工作狀態(tài)下，所述觸發(fā)元件能夠處于初始的不工作的高位，所述觸發(fā)元件被彈性壓迫向所述初始的不工作的高位，而且在所述初始的不工作的高位，所述下部外周環(huán)形區(qū)域并不抵靠在所述兩個第一外周固定觸點上，即，該高位是兩個第一外周固定觸點之間沒有電接觸或電連接的位置；以及最終的開關低位，所述觸發(fā)元件借助所述致動元件克服所述復位彈簧的力而朝所述最終的開關低位移動，而且在所述最終的開關低位，所述觸發(fā)元件的所述環(huán)形區(qū)域直接或間接抵靠在所述兩個第一外周固定觸點上，即所述開關低位是所述觸發(fā)元件的所述環(huán)形區(qū)域在兩個第一外周固定觸點之間建立電接觸的位置；并且所述開關包括彈性復位元件，所述彈性復位元件就豎直方向而言設置在所述絕緣支撐件和所述觸發(fā)元件之間，且所述彈性復位元件總體豎向可壓縮，從而使得所述觸發(fā)元件能夠從其初始的不工作的高位向其最終的開關低位運動；并且在所述觸發(fā)開關的所述初始的不工作的高位，界定了所述環(huán)形區(qū)域的下部外周邊緣位于與所述水平面成銳角的平面內(nèi)；而在所述最終的開關低位，所述下部外周邊緣處于與所述水平面平行的平面內(nèi)并抵靠在所述兩個第一外周固定觸點上。根據(jù)本發(fā)明的其他特征，所述彈性復位元件為環(huán)，所述環(huán)包括剛性支承部分和可彈性變形部分，所述下部外周邊緣的一部分抵靠在所述剛性支承部分上；所述環(huán)能夠在一穩(wěn)定的不工作狀態(tài)和彈性壓縮的最終狀態(tài)之間彈性變形；在所述穩(wěn)定的不工作狀態(tài)下，所述剛性支承部分處于與所述水平面成銳角的平面內(nèi)；在所述彈性壓縮的最終狀態(tài)下，所述剛性支承部分水平延伸并抵靠在所述水平上表面上；所述復位環(huán)的所述可彈性變形部分包括兩個可彈性變形分支，所述兩個可彈性變形分支在抵靠于所述水平上表面上的一部位處連接到一起，該部位處于所述兩個第一外周固定觸點之間；所述觸發(fā)元件為球形穹頂狀元件；所述開關包括用于所述觸點的觸點支撐件，所述觸點支撐件界定了容納部，所述容納部的底部由所述水平上表面限定。


隨著閱讀本發(fā)明實施例的下面詳細的且非限制性說明，本發(fā)明的其他特征及優(yōu)點將變得清楚，應參照附圖來理解所述說明，在附圖中-圖1是本發(fā)明電開關的自上方從第三象限觀察的透視圖，其中，所示開關圖示為不帶其上密封膜；-圖2是與圖1的透視圖類似的視圖，其中，所述開關圖示為不帶其致動柱塞且不帶其觸發(fā)穹頂狀元件；-圖3是沿豎直致動方向的表示圖1的電開關的四個主要構件的分解透視圖；-圖4是圖2所示開關的俯視圖；-圖5是圖1中的開關的中間縱向豎直面上的放大剖視圖，未顯示其致動柱塞；圖6是細節(jié)透視圖，其示出了圖2所示開關的金屬觸點帶，尤其是在模制絕緣殼體之前的情形。
具體實施例方式為了便于理解下面的說明并使得權利要求書清楚，參照圖中所示的軸線L、V、T的系統(tǒng)使用“豎直”、“水平”、“縱向”、“橫向”等術語，這并非限制本發(fā)明，且并非參照地球重力。在下面的說明書中，相同、相似或類似的部件由相同的附圖標記來表示。圖1至圖6示出了本發(fā)明的雙重動作型電開關10，雙重動作型電開關10在此以非限制方式、以單獨的一體式部件形式示出，所述部件特別地將要焊接并由此固定于印刷電路板(PCB) 12上，在圖中示出了所述開關的四個構件。電開關10相對于圖4所示的豎直中縱平面PVML具有大體對稱設計。以本領域公知的一般方式，開關10必要地包括底座或殼體14，底座或殼體14具有長方體形的總體形狀，且由彈性絕緣塑料材料模制而成。特別地，殼體14由其水平上表面16和其水平下表面18來界定。殼體14在其中央部分包括位于其上表面16中的容納部20，容納部20豎直向上敞開并由平面狀水平底部22和內(nèi)凹圓柱形豎直側(cè)壁23來界定。在構件組裝后，容納部20容納觸發(fā)元件沈的至少一部分以及環(huán)形復位彈簧對，然而在此致動元件或柱塞28在上表面16的平面之上豎直延伸。在圖1所示的構件組裝位置，所述開關由閉合密封膜(未示出)來覆蓋，所述閉合密封膜將容納部20的頂部密封并閉合，柱塞觀膠粘于所述閉合密封膜。依據(jù)本領域已知的技術，殼體14圍繞圖6所示的切割并彎折的金屬條帶來模制， 所述金屬條帶構成固定觸點和相關的連接端子。由此，開關10包括位于容納部20的所述底部中的第一外周固定觸點30A和第二外周固定觸點30B，第一外周固定觸點30A和第二外周固定觸點30B中的每一個通過相關的連接端子32A和32B獨立地電連接于外部，所述連接端子設計成其能電連接于與其面對的、 位于印刷電路板12上部分中的相應的跡線。外周固定觸點30A、30B各設置在容納部20的豎直側(cè)壁23附近，并呈圓片形式，在此，所述圓片豎直突出，以使得所述圓片的自由水平上表面34A、34B在容納部20的底部22 構成的水平上表面的平面之上延伸。類似地，所述開關包括公共的第三中央固定觸點36，所述第三中央固定觸點36電連接于另外兩個電連接端子38A、38B，端子38A、38B也用來連接于印刷電路板12的相應導電跡線。中央固定觸點36也以圓片形式制造，所述圓片的上表面40處于相對于平面底部 22高、但比上表面34A和34B的高度稍低的高度處的水平面內(nèi)。帶有固定電觸點片的、切割而成的金屬條帶的形狀更詳細地示出在圖6中。在容納部20的所述底部中，存在有凸塊42，凸塊42用于定位復位彈簧M，凸塊42 豎直向上突出并且是由絕緣塑料材料模制的一體件。特別地，如可在圖4中所看到的，容納部20的豎直側(cè)壁23包括在圖4底部處的、 具有半圓形的內(nèi)凹圓柱形輪廓的第一部分，凸塊42設置在所述第一部分中，而且所述第一部分的中心位于所述開關的與豎直致動軸線對應的豎直中央軸線VA上。豎直側(cè)壁23的另一部分或另一半沿長橢圓形輪廓而行，所述長橢圓形輪廓繞過第一外周固定觸點30A和第二外周固定觸點30B。容納部20容納環(huán)形復位彈簧M并將環(huán)形復位彈簧M定位在觸發(fā)穹頂狀元件沈的不工作的初始高位。這里，彈簧M為例如通過切割并彎曲金屬片材或者通過模制塑料材料制造的大體環(huán)形形狀元件，在此彈簧M不具有導電功能。大體環(huán)形彈簧M包括基本半圓環(huán)形狀的剛性的第一部分或第一段44，所述第一部分或第一段44位于圖4的下半部，且第一部分或第一段44的輪廓和寬度互補于容納部 20的豎直壁23和定位凸塊42的相應部分。如可從圖5中看到的，這個剛性的第一段處于一個平面內(nèi)，且環(huán)形彈簧M始終經(jīng)由其下邊緣46抵靠于底部22上，下邊緣46被橫向定向并在彈簧M彈性變形期間構成剛性段44的擺動軸線(參見下面)。凸塊42與剛性段44以及容納部20的壁23的面對面部分的互補形狀將彈簧M 以具有間隙的方式定位在容納部20中，特別地使得所述彈簧在其容納部內(nèi)不能轉(zhuǎn)動，且在所述彈簧彈性變形期間所述彈簧的運動被限制為上述擺動。彈簧M的第二部分或第二段48 (對應于圖4的上部分，在橫向豎直中面PVML之上延伸)必要地包括兩個可彈性變形分支50A和50B，兩個可彈性變形分支50A和50B形成倒V形并在末端52處匯合。特別地，可在圖5中看到的，在彈簧M的未變形的不工作狀態(tài)下，分支50A和50B 向著底部22豎直向下延伸出剛性第一段44的平面之外，從而抵靠在該底部22上，并且由此賦予第一段44的整體平面一傾斜取向，所述傾斜取向相對于底部22的水平面以角度α 傾斜。
自圖5所示的彈簧M的不工作的高位開始——此時彈簧未彈性變形(或者僅有極其微小的變形以吸收游隙)，如果豎直下壓剛性段44，則分支50A和50B撓曲，直到第一段44的平面狀上表面45處于基本水平的平面內(nèi)，這使得彈簧M圍繞邊緣46沿順時針方向擺動，如圖5所看到的。彈簧M的第一段44的平面狀半圓環(huán)上表面45構成用于觸發(fā)元件沈的下部外周環(huán)形區(qū)域的抵靠平面，在此，觸發(fā)元件沈為凹側(cè)面面朝下的、具有圓形輪廓的球形穹頂狀元件。穹頂狀元件沈的尺寸且尤其是其外直徑使得所述穹頂狀元件至少部分地容納并定位在容納部20中。穹頂狀元件沈的總體設計在本領域中是公知的，特別地，其在彈性變形時通過狀態(tài)的突變而提供觸覺；穹頂狀元件沈是導電的，至少在所述穹頂狀元件的內(nèi)凹的下表面上是導電的。在此，穹頂狀元件沈的抵靠在彈簧M的第一段44上的下部外周環(huán)形區(qū)域包括下部外周圓形邊緣討。如可在圖5中看到的，在所述開關的不工作位置，即當使用者未在致動柱塞28上施加任何力時，穹頂狀元件象彈簧M—樣以角度α傾斜，且所述穹頂狀元件的下邊緣 54的面向兩個外周固定觸點30Α和30Β的上表面34Α和34Β的部分在豎直方向上處于上表面34Α和34Β的上方，即，在邊緣M和外周固定觸點30Α和30Β之間不存在電接觸。當使用者通過柱塞觀在穹頂狀元件沈的外凸上表面27上沿圖5中的箭頭F的豎直方向施加力時(這個力的中心基本在豎直軸線VA上)，在給定穹頂狀元件沈和彈簧 24的彈性和剛度的情況下，施加在穹頂狀元件沈上的第一壓力不會引起穹頂狀元件沈彈性變形，而抵靠在剛性段44上的穹頂狀元件沈開始使復位彈簧M彈性變形。彈簧M的此變型引起觸發(fā)穹頂狀元件沈擺動，導致其下邊緣M與外周固定觸點 30Α和30Β的共面的上表面34Α和34Β抵靠接合和電接觸。由此，穹頂狀元件從圖5所示的其初始不工作的高位(彈簧M朝該位置彈性壓迫穹頂狀元件)朝其最終開關低位(在該開關低位，穹頂狀元件的環(huán)形外周邊緣M抵靠在兩個第一外周固定觸點30Α、30Β上，以在這些觸點之間并由此在端子32Α和32Β之間提供第一開關電路。在第一致動階段結(jié)束時，彈簧M基本是“平的”，且穹頂狀元件沈處于“典型”位置，在所述典型位置，穹頂狀元件的下部外周環(huán)形區(qū)域抵靠在一水平面上，使得隨后能進行穹頂狀元件的“典型”狀態(tài)突變。隨后，在沿箭頭F的方向繼續(xù)施加更高值的推力下，使用者引起穹頂狀元件沈的彈性變形以及穹頂狀元件的狀態(tài)突變，如本領域公知的那樣。在這種變形結(jié)束時，穹頂狀元件26的中央部分的導電下表面開始與中央固定觸點36的上表面40電接觸。除了給予使用者觸覺之外，這個變形產(chǎn)生中央固定觸點36和外周固定觸點30Α和 30Β之間(即連接端子38Α、38Β和32Α、32Β之間)的第二開關電路。例如，對于具有2mm直徑的穹頂狀元件沈，在IN的力下第一致動行程等于約 0. 1mm，而在采用等于2. 5N的致動力下，第二致動行程等于約0. 2mm。穹頂狀元件沈的所述外周環(huán)形區(qū)域和/或下自由邊緣M經(jīng)由所述穹頂狀元件的導電下表面在兩個固定觸點30A之間直接產(chǎn)生電接觸。本發(fā)明不局限于已說明的兩個實施例。例如，固定觸點可為剛性或柔性印刷電路板的一部分。本發(fā)明也不局限于兩個外周固定觸點。環(huán)形復位彈簧M可以與觸發(fā)穹頂狀元件沈的下表面相連。剛才說明的本發(fā)明的所述設計在高度上與側(cè)向上一樣特別緊湊，所述高度僅因為所述復位彈簧變形所必須的厚度或豎直高度而增加(相對于標準單動穹頂狀元件開關)。本發(fā)明不局限于由豎直柱塞致動的開關，而且本發(fā)明還可利用運動方向改變裝置沿豎直軸線在穹頂狀元件26中央處動作來實現(xiàn)橫向致動的應用。
權利要求
1.一種雙重動作型觸覺電開關(10)，包括絕緣支撐件(14)，其處于水平面02)內(nèi)的上表面承載至少三個固定電觸點，所述至少三個固定電觸點包括第一外周觸點(30A)、第二外周觸點(30B)以及第三中央觸點(36)；觸發(fā)元件( )，其能夠借助一致動元件08)沿總體豎直方向(VA)的動作而從穩(wěn)定的不工作狀態(tài)彈性變形，所述觸發(fā)元件包括下部外周環(huán)形區(qū)域(54)和上部穹頂狀中央部分； 所述下部外周環(huán)形區(qū)域(54)適于同時與所述第一外周觸點和第二外周觸點(30A，30B)抵靠接合來產(chǎn)生第一開關電路；所述致動元件08)作用在所述上部穹頂狀中央部分上，所述上部穹頂狀中央部分能夠變形，以在作為一方的所述第一固定觸點和第二固定觸點(30A， 30B)和作為另一方的所述第三中央電觸點(36)之間產(chǎn)生電連接，從而繼在產(chǎn)生所述第一開關電路之后產(chǎn)生第二開關電路；其特征在于，在所述觸發(fā)元件的穩(wěn)定的不工作狀態(tài)下，所述觸發(fā)元件06)能夠處于初始的不工作的高位，所述觸發(fā)元件被彈性壓迫向所述初始的不工作的高位，而且在所述初始的不工作的高位，所述下部外周環(huán)形區(qū)域(54)并未抵靠在所述第一外周固定觸點和第二外周固定觸點(30A，30B)上；以及最終的開關低位，所述觸發(fā)元件借助所述致動元件克服所述復位彈簧的力而朝所述最終的開關低位移動，而且在所述最終的開關低位，所述觸發(fā)元件06)的所述環(huán)形區(qū)域(54) 直接或間接抵靠在所述第一外周固定觸點和第二外周固定觸點(30A，30B)上；并且所述開關(10)包括彈性復位元件(M)，所述彈性復位元件04)就豎直方向而言設置在所述絕緣支撐件(14)和所述觸發(fā)元件06)之間，且所述彈性復位元件04)總體豎向可壓縮，從而使得所述觸發(fā)元件06)能夠從其初始的不工作的高位向其最終的開關低位運動；并且在所述觸發(fā)開關06)的所述初始的不工作的高位，界定了所述環(huán)形區(qū)域的下部外周邊緣(54)位于與所述水平面成銳角(α )的平面內(nèi)；而在所述最終的開關低位，所述下部外周邊緣(54)處于與所述水平面平行的平面內(nèi)并抵靠在所述第一外周固定觸點和第二外周固定觸點(30Α,30Β)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的開關，其特征在于，所述彈性復位元件04)為環(huán)，所述環(huán)包括剛性支承部分G4)和可彈性變形部分(48)，所述下部外周邊緣(54)的一部分抵靠在所述剛性支承部分G4)上；所述環(huán)能夠在一穩(wěn)定的不工作狀態(tài)和彈性壓縮的最終狀態(tài)之間彈性變形；在所述穩(wěn)定的不工作狀態(tài)下，所述剛性支承部分G4)處于與所述水平面成銳角 (α)的平面內(nèi)；在所述彈性壓縮的最終狀態(tài)下，所述剛性支承部分G4)水平延伸并抵靠在所述水平上表面0 上。
3.根據(jù)權利要求2所述的開關，其特征在于，所述復位環(huán)的所述可彈性變形部分08) 包括兩個可彈性變形分支(50A，50B)，所述兩個可彈性變形分支(50A，50B)在抵靠于所述水平上表面0 上的一部位處連接到一起，該部位處于所述第一外周固定觸點和第二外周固定觸點(30A,30B)之間。
4.根據(jù)權利要求1所述的開關，其特征在于，所述觸發(fā)元件為球形穹頂狀元件06)。
5.根據(jù)權利要求1所述的開關，其特征在于，所述開關包括用于所述第一外周觸點 (30A)、第二外周觸點(30B)以及第三中央觸點(36)的觸點支撐件(14)，所述觸點支撐件(14)界定了容納部(20)，所述容納部00)的底部0 由所述水平上表面限定。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種開關(10)，開關(10)包括觸發(fā)元件(26)，觸發(fā)元件(26)適于抵靠在兩個外周固定觸點(30A，30B)來產(chǎn)生第一開關電路，且觸發(fā)元件(26)可變形以在這兩個固定觸點(30A，30B)和中央固定觸點(36)之間產(chǎn)生電連接，以在產(chǎn)生所述第一開關電路之后相繼產(chǎn)生第二路徑開關，其特征在于，所述觸發(fā)元件(26)可占據(jù)初始的不工作的高位和最終的開關低位，所述觸發(fā)元件借助所述致動元件(28)克服由彈簧(24)所施加的復位力而朝所述最終的開關低位移動，彈簧(24)設置在用于所述觸點(30A，30B，36)的支撐件(14)和觸發(fā)元件(26)之間。
文檔編號H01H13/807GK102194593SQ201110052000
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權日2010年3月4日
發(fā)明者L·庫巴特, T·比內(nèi)爾 申請人:聯(lián)合活躍技術公司