包括断开触点锁定位置的常闭型微型电开关

文档序号:685646 发布日期:2021-04-30 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 包括断开触点锁定位置的常闭型微型电开关 (Normally closed miniature electrical switch including open contact locking position ) 是由 P·高蒂埃 F·瓦尔切 J·马约特 于 2020-10-21 设计创作,主要内容包括:本发明的目的是一种常闭型电开关(100),所述常闭型电开关(100)包括:壳体,所述壳体包括支撑固定的接触轨道(51)的下部部件;内部接触叶片(16,72,74,78),所述内部接触叶片(16,72,74,78)可弹性地变形以便呈现为了建立电开关通路的底部休止位置、其中所述开关轨道被中断的第一高非稳定位置、以及第二高稳定位置,其中所述电开关轨道被中断并且所述内部接触叶片(16,72,74,78)由可缩回的锁定装置(46,86)锁定;以及控制所述内部接触叶片(16)的变形的致动器(18,80,82)。(The object of the invention is a normally closed electrical switch (100), said normally closed electrical switch (100) comprising: a housing comprising a lower part supporting a fixed contact rail (51); an inner contact blade (16, 72, 74, 78), said inner contact blade (16, 72, 74, 78) being elastically deformable so as to assume a bottom rest position for establishing an electrical switching path, a first high unstable position in which the switching track is interrupted, and a second high stable position in which the electrical switching track is interrupted and the inner contact blade (16, 72, 74, 78) is locked by a retractable locking means (46, 86); and an actuator (18, 80, 82) controlling deformation of the inner contact blade (16).)

包括断开触点锁定位置的常闭型微型电开关

技术领域

本发明涉及一种常闭型电开关,所述常闭型电开关包括可弹性地变形的叶片,所述可弹性地变形的叶片使所述电开关响应于施加于所述可弹性地变形的叶片上的致动力而改变状态,并且其中,在未施加致动力的情况下,所述电开关保持于闭合状态中。

背景技术

在这种类型的电开关中,在没有力作用于致动器上的情况下,所述电开关在负载下被弹性地保持于其闭合状态中。

在将这种类型的电开关集成于电子或机电设备中之后,其常规用途包含在设备的首次使用或操作起动之前通过作用于其致动器上而中断电开关通路。然后,设备可以在不消耗能量的情况下被储存可能非常长的时间。

在首次使用引起电开关的状态的至少一个第一改变期间,所述开关至少暂时地呈现其闭合状态,在所述闭合状态中建立电开关通路。

这样的设计可能是麻烦的,特别是当所述电开关被组装于包括电池组或电池的电子板上时。实际上,在被集成于电子设备中之前,电开关未被启动并且处于其闭合状态中,这导致消耗设备的电池组或电池中所储蓄的能量。

本发明的目的是通过提出一种电开关来提出该问题的解决方案,所述电开关包括用于锁定于断开位置中、亦即锁定于其中电开关通路被中断的状态中的装置。

本发明的另一个目的是提出这样的电开关,所述电开关具有紧凑的设计并且容许吸收致动超程。

本发明的目的还在于提出一种开关,当所述开关由被安装并且组装于电子设备中的子组件支撑时,所述开关能自动地解锁。

发明内容

本发明提出一种常闭型开关,包括:

-壳体,所述壳体包括由绝缘材料制成的上部部件和支撑固定的下部内接触轨道的互补的下部部件;

-内部接触叶片,所述内部接触叶片由所述上部部件支撑并且可弹性地变形以便呈现:

*底部休止位置,其中所述内部接触叶片向下弹性地抵接于固定的下部内接触轨道上,以便建立电开关通路;

*第一高非稳定位置,其中所述电开关通路被中断;以及

*第二高稳定位置,其中所述电开关通路被中断并且所述内部接触叶片被可缩回的锁定装置锁定;

-控制所述内部接触叶片的变形的致动器,所述致动器从所述内部接触叶片处于其底部休止位置中并且所述致动器朝向其弹性地返回的休止位置在以下位置之间围绕水平轴线能够枢转地安装:

*第一角度致动位置,其中所述内部接触叶片处于其第一高非稳定位置中;以及

*第二角度致动位置,其中所述内部接触叶片处于其第二高稳定位置中。

根据本发明的其它特征:

-所述致动器的休止位置为在其用于启动所述内部接触叶片的第一角度位置与第二角度位置之间的中间角度位置;

-所述内部接触叶片依次包括:

--用于将所述内部接触叶片固定至所述壳体的上部部件的后部段;

--中间致动段;以及

--前部接触段,在所述内部接触叶片的底部休止位置中,所述前部接触段向下弹性地抵接于所述固定的下部内接触轨道上,以便建立所述电开关通路,并且所述致动器包括控制凸轮,所述控制凸轮的凸轮轮廓与所述内部接触叶片的中间致动段接合;

-可弹性地变形的所述内部接触叶片与所述致动器的控制凸轮接合,以辅助所述致动器的朝向其休止位置的弹性返回;

-所述内部接触叶片的所述中间致动段在所述控制凸轮上方和在所述致动器的枢转轴线上方大致上水平地延伸;

-所述致动器的枢转轴线位于所述壳体内部;

-所述壳体的上部部件包括锁定槽口,并且所述致动器包括锁定凸耳,所述锁定凸耳与所述锁定槽口接合以便将所述内部接触叶片锁定于其第二高稳定位置中;

-作为替代实施例,所述壳体的下部部件包括锁定槽口,并且所述致动器包括锁定凸耳,所述锁定凸耳与所述锁定槽口接合以将所述内部接触叶片锁定于其第二高稳定位置中;

-所述电开关包括用于稳定所述致动器的内部稳定叶片,所述内部稳定叶片包括稳定段,所述致动器包括控制凸轮,所述控制凸轮的凸轮轮廓与所述内部稳定叶片的稳定段接合;

-所述壳体的下部部件包括用于封闭所述壳体的水平的下部板,并且固定的下部内接触轨道为该下部板的上表面的一部分;

-所述壳体的下部部件的下部板包括可弹性地变形的分支,所述可弹性地变形的分支与所述致动器的面对的互补部分接合以协助致动器的从其第一角度致动位置至其休止位置的弹性返回;

-作为替代的实施例,所述壳体的下部部件的下部板包括可弹性地变形的接片,所述接片包括锁定槽口;

-所述致动器包括用于使所述致动器沿两个方向枢转的臂,所述臂竖直地向上凸出通过所述壳体的上部部件;

-所述内部接触叶片的所述第二高稳定位置对应于所述电开关的初始交付状态。

本发明还提出一种组件,其包括电子板和根据本发明的开关,其特征在于,所述电开关安装于所述电子板的表面上并且邻近于所述电子板的边缘以使得,如果所述组件被放置于电子设备中,则所述电开关的内部接触叶片由于其致动器接触所述电子设备的面对部分或属于组装装置的部分而自动地解锁。

附图说明

通过阅读下面的详细描述,本发明的另外的特征和优点将变得显而易见,参考附图理解所述详细描述,其中:

图1为根据本发明的电开关的第一实施例的立体图;

图2为图1中所示的电开关的侧视图;

图3为图1中所示的电开关的顶视图;

图4为图1中所示的电开关的底视图;

图5为图1中所示的电开关的构件的立体分解图;

图6为与图5的视图相似的另一角度的立体图;

图7为与图1的视图相似的视图,其中未示出壳体的上部部件和致动器;

图8为图1中所示的电开关的立体底视和局部剖视图,其中未示出壳体的上部部件;

图9为图1的电开关的视图,所述视图被显示为沿着图3的线9-9的剖视图;

图10为图1的电开关的视图,所述视图被显示为沿着图3的线10-10的剖视图;

图11为图1至10中所示的电开关的致动器的放大立体图;

图12为与图6的视图相似的视图,其示出根据本发明的电开关的第二实施例;

图13为与图7的视图相似的视图,并且其示出图12中所示的第二实施例;

图14为与图8的视图相似的视图,并且其示出图12中所示的第二实施例;

图15为图12至14中所示的电开关的致动器的放大立体图;

图16为与图9的视图相似的视图,并且其示出处于常闭状态中的电开关的第二实施例;

图17为与图16的视图相似的视图,其示出处于断开的非稳定状态中的电开关;

图18为与图16的视图相似的视图,其示出被锁定于断开的稳定状态中的电开关;

图19为与图10的视图相似的视图,并且其示出处于常闭状态中的电开关的第二实施例;

图20为与图19的视图相似的视图,并且其示出处于断开的非稳定状态中的电开关;

图21为与图19的视图相似的视图,并且其示出被锁定于断开的稳定状态中的电开关;

图22为立体图,其示出图12至21中所示的电开关在组装于印刷电路板或面板的表面上的位置中;以及

图23为图22中所示的组件的侧视图。

具体实施方式

为了本发明的描述以及为了理解权利要求,将根据图中所示的V、L、T坐标系统通过非限制性示例并且不限于参考地面重力来采用竖直、纵向以及横向取向,其中纵向轴线L和横向轴线T在水平面中延伸。

按照惯例,纵向轴线L从后到前定向。

在以下描述中,将使用相同的附图标记来表示相同的、相似的或可比较的元件。

具有两个内部接触叶片的第一实施例

图1至5示出电开关100的实施例,所述电开关100在此示例中相对于图3中所示的竖直的、中间纵向平面PVM具有总体设计对称性。

电开关100包括两部件式的由上部部件12和下部部件14制成的壳体10,壳体10容纳双内部接触叶片16和致动器18。

上部部件12为由绝缘塑料材料模制而成的部件,所述部件具有大致长方体形状并且限定内部壳体20,所述内部壳体20由水平的上壁22、两个竖直且纵向的侧壁24以及前部竖直且横向的壁26界定。

后部横向表面28为敞开的,水平的下表面30也是敞开的。

上壁22包括中心通孔32,所述中心通孔32由倾斜的前部横向边缘34、倾斜的后部横向边缘36以及具有纵向取向的两个纵向竖直表面38界定。

在此示例中,上壁22的内表面23包括用于热压接固定内部接触叶片16的两个竖直凸柱40,所述凸柱纵向地布置于敞开的后部横向表面28附近。

敞开的下表面30包括用于热压接固定下部部件14的三个竖直凸柱42,它们被布置成三角形。

大致在中间长度处,每个侧壁24包括竖直地向下敞开的凹形半圆柱形壳体44。

横向地,在中心开口32的任一侧上并且大致在中间长度处,上壁22包括具有大致V形轮廓的锁定凸耳46。

锁定凸耳46相对于壳体44的中心轴线A纵向地稍微地朝向前部偏移(参见图10)。

在此示例中,壳体10的下部部件14为由导电金属板制成的部件,通过切割和折叠生产所述导电金属板。

下部部件包括水平的矩形下部板50,所述下部板50以两个竖直的、纵向侧面板52为界侧向地延伸。

下部部件14的尺寸与上部部件的那些尺寸匹配,以使得在组装位置中,侧面板52均沿着侧壁24的外表面25延伸,并且大致上在上部部件12的整个高度上延伸。

每个侧面板在其后部纵向端54处以电连接接片56为界延伸,所述电连接接片56在竖直的横向平面中向外延伸。

为了封闭壳体10,水平的下部板50包括被布置成三角形的三个孔60,上部部件12的竖直凸柱42竖直地穿过每个孔。

在完成组装和热压接固定之后,下部板50的上表面51的周边与上部部件的下表面30面对部分抵靠。

水平的下部板50包括两个弹性返回分支62。

每个返回分支62通过切割和折叠生产而成,并且其前部自由端有效段64朝向壳体10的上部部件12的内部壳体的内部折叠。

通过设计,每个返回分支62能够弹性地变形,特别地向下弹性地变形。在图1至10中,弹性返回分支62被显示为处于它们的非弹性约束状态中。

在此示例中,内部接触叶片16为相对于PVM平面具有对称设计的双叶片,所述双叶片由导电金属片通过切割和折叠生产而成。

两个内部电接触叶片本身通过水平的固定梁66连接在一起。

为了固定每个内部电接触叶片,梁66包括两个孔68,所述两个孔68横向地间隔开并且每个孔68被上部部件12的竖直凸柱40竖直地穿过。

每个内部接触叶片16从后到前纵向地依次包括后部固定段70、中间致动段72以及前部接触段74。

在此示例中,后部固定段70水平地延伸,梁66被固定至后部固定段70以便被固定于壳体10的上部部件12的上壁22的下表面23下方。

在此示例中,每个后部固定段70通过外部电连接段76纵向地向后延伸,所述外部电连接段76在此示例中被成形为尖头销,所述尖头销纵向地凸出超过敞开的后部横向表面28。

在休止时,亦即在没有致动器18对内部接触叶片16的任何作用的情况下,每个中间致动段72在段70和76的延伸部中在壳体20内部大致在中间高度处水平地延伸(参见图9和10)。

每个致动段72由平坦的下表面73界定。

每个中间致动段72从其前部纵向端部靠着接触段74向前延伸,所述前部接触段74竖直地向下倾斜并且终止于成角度的端78处,所述成角度的端78的凸面朝向水平的下部板50的内部上表面51定向。

在休止时,亦即在没有致动器18对内部接触叶片16的任何作用的情况下,每个前部接触段74被成形为使得其成角度的自由端78与下部板50的上表面51的面对部分向下弹性地接触抵靠。

下部板50的上表面51该面对部分形成固定的下部电接触轨道,所述固定的下部电接触轨道一方面用于在下部板50与其电连接接片56之间以及另一方面用于在下部板50与尖头连接段76之间建立电开关通路。

内部接触叶片16的该“休止”状态以及因此电开关100的该“休止”状态对应于开关的常闭NC状态。

其致动以及因此其状态的改变旨在通过竖直地向上提升成角度的自由端78来中断所建立的电开关通路,从而使得它们不再接触下部板50的上表面51的面对部分。

通过作用于中间致动段72上而使内部接触叶片16弹性地变形来获得这种向上的运动。

通过致动器18实现这样的致动以及将状态改变为断开状态。

致动器18具有内部横向致动轴80和驱动臂82的总体形状。

在此示例中,内部轴80以及其驱动臂82由塑料材料通过模制而被生产为单个部件。

为了实现相对于壳体10沿两个方向枢转的轴的旋转组装,内部横向轴在其两个相对的横向端中的每一个处包括圆柱形轴颈84,所述轴颈84被旋转地、实际上没有游隙地容置于上部部件12的互补的壳体44中,所述轴颈在该壳体内部被下部部件50捕获。

因此,致动轴围绕轴线A旋转地安装。

内部轴80在其中心部分中以直的旋转驱动臂为界延伸。

作为非限制性示例,当开关处于其休止状态(通常在图1至10中示出)中时,驱动臂82穿过中心开口32竖直地延伸于上壁22上方。

驱动臂82相对于穿过旋转轴线A的竖直平面纵向地稍微地向后偏移。

驱动臂82的横向宽度略小于中心开口32的横向宽度。

致动器18沿两个方向可以达到的最大角度位置对应于驱动臂82与倾斜的前部横向边缘34或倾斜的后部横向边缘36相抵接的位置。

内部轴80在驱动臂82的任一侧上包括锁定凸耳86,所述锁定凸耳86能够与相对的锁定槽口46接合。

如在图10中可以看到的,在图1至10中所示的休止状态中,具有圆柱形轮廓的锁定凸耳86的上端纵向地稍微地朝向前部偏移,并且与相关联的锁定槽口46相对地延伸。

由锁定凸耳86和锁定槽口46形成的组件形成用于将驱动臂82以及因此将双内部接触叶片16锁定于其第二高稳定位置中的装置,在所述第二高稳定位置中,电开关通路被中断。

参考图10,为了能够使驱动臂82顺时针枢转,必须沿同一方向对驱动臂82施加力,所述力应当足够高,以便能够通过上部分隔物的弹性变形使锁定槽口46缩回并且致使锁定凸耳86成角度地通过至另一侧。

内部轴80在每个端轴颈84与中心驱动臂82之间包括用于使内部接触叶片16变形的控制凸轮88。

在剖视图中,每个控制凸轮88的凸轮轮廓大体上为三角形,并且包括平坦的水平的上部段92,所述平坦的水平的上部段92终止于前部控制肘94和后部控制肘96处。

每个肘94、96呈凸形圆柱弓的形式。前部肘94向下延伸通过倾斜的平坦段98。

每个凸轮88被横向地布置成与返回分支62对齐,并且凸轮的轮廓的每个倾斜的平坦段98相对于前部自由端有效段64以一定的游隙延伸。

在休止位置中,平坦的水平的上部段92的上表面在此示例中相对于相关联的致动段72的下表面73以很小的竖直游隙延伸。

现在将描述电开关100的操作。

在图1至10中,开关100被显示为处于休止位置中,其中通过双内部接触叶片16的两个前部接触段74中的每一个建立电开关通路,其中每个内部叶片16相对于下部板50处于底部位置中。

这是电开关的被称为常闭NC状态的状态(或位置)。

从该常闭NC状态,并且为了使电开关改变状态,需要对驱动臂82施加致动力,以便参考图9和10使它逆时针枢转,并且因此使内部致动轴80沿相同方向枢转。

这种枢转致使后部控制肘96与内部叶片16的相关联的致动段72接合并且致使前部接触段74升高。这导致自由端78被竖直向上提升,所述自由端78不再接触下部板50的上表面51的面对部分。

然后,每个内部叶片16相对于下部板50处于第一高位置中。

电接触51-78实际上立即地断开,但是通过使致动臂82枢转而进行的角度致动行程可以继续。因此,电开关100具有吸收显著的致动超程的能力。

这是电开关的第一断开非稳定位置NOi,其中电开关通路被中断。

该位置或状态NOi是非稳定的,因为一旦不再对致动臂82施加致动力,致动器18就通过返回分支62的作用弹性地返回至其中心角度休止位置。

实际上,除了电开关的状态NC->NOi的改变之外,由于通过相关联的凸轮88的倾斜的平坦段98施加至每个返回分支62的力,通过使致动臂82枢转而进行的角度致动行程同时引起每个返回臂62的弹性变形。

当施加至致动臂82的致动力被释放时,返回分支62将它们的返回力施加于内部轴80上,所述内部轴80返回至其中心角度休止位置。

额外的返回力被添加至由返回分支62所施加的返回力,所述额外的返回力在此示例中由与后部肘96接合的两个前部接触段74施加。

从常闭NC位置、并且为了将电开关暂时地锁定于稳定的断开状态NOs中,需要对驱动臂82施加致动力,以便参考图9和10使其顺时针枢转,以及因此使内部致动轴80沿相同的顺时针方向枢转。

这种枢转致使前部控制肘94与相关联的致动段72接合并且致使每个内部叶片16的前部接触段74升高。

这导致自由端78被竖直向上提升,所述自由端不再接触下部板50的上表面51的面对部分。

然后,每个内部叶片16相对于下部板50处于第二高位置中。

电接触51-78实际上立即地断开。

这是电开关的第二稳定断开位置NOs,其中电开关通路被中断。

该位置或状态NOs为稳定的,因为当不再对致动臂82施加致动力时,所述致动臂通过锁定装置46-86保持角度锁定。

实际上,通过顺时针枢转,驱动臂82引起上部分隔物的弹性变形,以便使锁定槽口46缩回并且使锁定凸耳86成角度地通过至另一侧。

当施加至致动臂82的致动力被释放时,所述致动臂保持锁定并且电开关保持于其断开的稳定状态中。

为了解锁电开关100,必须对驱动臂82施加解锁力,以便使其顺时针枢转,所述解锁力足够高以(通过上部分隔物的弹性变形)再次使锁定槽口46缩回并且使锁定凸耳86成角度地通过至锁定槽口46的另一侧。

然后,驱动轴80再次处于其中心角度位置中,并且重新建立电开关通路。

内部接触叶片16的双重设计容许在某些应用中提供接触冗余,所述接触冗余在例如电开关未被密封并且在自由端78与上表面51之间引入杂质的情况下很有用。

具有单个内部接触叶片的第二实施例

与第一实施例相比,将描述图12至23中所示的第二实施例。

其不同点基本上在于内部接触叶片16(其为单个叶片)的设计、驱动臂82的锁定装置的设计、以及下部板50的电连接装置的设计。

内部接触叶片16为单个叶片,亦即它仅仅包括具有中间致动段72和前部接触段74、78的单个部件。

与致动段72对称并且具有与致动段72的设计相似的设计的另一段72’不靠着接触段延伸,并且因此不具有建立或中断电接触的功能。

然而,其通过其水平的下表面73’与相关联的控制凸轮88’的面对的平坦的水平的上部段92’接合,以便可靠地确定致动轴80的中心角度休止位置。

因此,段72’具有将致动轴80稳定于休止位置中的功能。

还可以例如通过为其提供比致动段72的刚度大的刚度、或者甚至通过最初折叠或弯曲段72’而增强其额外的弹性返回效果,以使得其在相关联的控制凸轮88’的面对的平坦的水平的上部段92’上施加预应力。

通过在稳定的常开位置NOs中充当临时锁定装置(特别地参见图18和21),锁定槽口46为形成于可弹性地变形的接片99中的开口,所述接片99在两个弹性返回分支62之间横向地在下部板50中在中心处形成。

额外的锁定凸耳86形成于致动器18的下部部件上。

更具体地,驱动轴80在其的与致动臂82对齐的中心部分中包括喷嘴状销,所述喷嘴状销在电开关被锁定于其断开的稳定状态NOs中时能够容置于开口46中(参见图21)。

锁定凸耳86的后部轮廓被成形为容许解锁。

代替电连接接片,下部板50包括两个尖头销56,所述尖头销56像内部接触叶片的电连接段76一样纵向地凸出超过敞开的后部横向表面28。

根据该第二实施例的电开关100的操作与先前参考第一实施例所描述的操作相同,并且在图16至21中被详细地示出。

如在图22和23中可以看到的,根据本发明的电开关100可以安装于电子板的表面104上,所述电子板特别地包括印刷电路板102,所述印刷电路板102由边缘106界定,以便形成组件200。

开关100靠近于板102的边缘106,并且如在图23中可以看到的,其壁22的外表面与边缘106大致上对准。

如果将组件200沿图23的箭头F所示的方向安装于电子设备(未示出)中,则电开关100的这样的组装和定位可以容许通过使致动臂82接触所述电子设备的面对部分或属于自动组装装置的部分来自动解锁电开关100。

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