用卡口紧固在线路板上的密封的独立电气开关

本发明涉及一种具有触觉效应的电气开关。

本发明更具体涉及一种尺寸很小的单个电气开关，这种形式的开关 包括：

-支承部，其上表面携带至少两个固定电气触点；

-触发元件，总体为圆顶形，由于致动元件在几乎垂直于支承部上面 的方向作用力于触发元件中心部，该触发元件可从稳定静止状态弹性变 形，以便在两个固定触点之间建立电连通；

-上帽，在支承部上方延伸，沿侧向环绕触发元件，其上部具有供致 动元件通过的孔；

-紧固装置，用于将上帽紧固在支承部上。

根据此类小型化开关广泛使用的设计，携带触点的支承部为一用绝缘 塑料模制零件，支承部在其底部限定了一空腔，空腔内至少设置两固定 电气触点，并容纳圆顶形触发元件，此触发元件在致动推杆的作用下可 弹性变形。

根据此设计，当总体形状为圆顶形的触发元件的中心部受到作用力 时，触发元件立即离开其稳定静止位置，以建立电连通，此电连通在一 被触发元件下周边支持贴靠的、总体为横向的固定触点与一被触发元件 中心部碰到的中心固定触点之间建立。

触发元件状态的突然改变，给予直接或间接作用于致动推杆的使用者 以触发元件状态改变的可感知的感觉，并从而感知开关状态的改变。

根据现有设计，触发元件与所属设备的电气线路是制成一体的，例如 制成一种圆顶形碟。

上帽通常是一种缩夹在盒上的金属闭合件，开关的电连通由输出端子 或开关上的导线实现，此导线使固定触点延伸至盒外，并钎焊在设备印 刷线路板的表面上和/或经过涂敷金属的孔中。

因此，每一电气开关为一独立元件形式，此元件必须置放就位于并被 钎焊在的印刷线路板的上表面，此印刷线路板总体尺寸较大，特别是其 宽度和高度，这样就导致必须在开关放入设备前将开关的各种零件装配 和紧固在一起。

根据文献EP-A-0 558 239所示及所述，已知一种开关包括一印刷线 路板，印刷线路板上表面至少具有两导电迹线，该导电迹线构成开关的 两固定电气触点。

于是，从开关制造商的观点，需要制造与装配除印刷线路板以外的全 部零件，而印刷线路板例如是设备的一部分，该设备准备设置根据本发 明的一个或多个开关，设备送至“使用者”，“使用者”在安装其它电子 元件的同时将这些元件安装在印刷线路板上，特别是使用所谓“拾取与 就位”技术。

为改进这种开关的设计，特别是开关的密封，本发明提供了一种开关， 其特征在于，致动元件包括一侧裙部，该侧裙部沿环绕触发元件，且裙 部被封闭在触发元件的上部，致动元件的下边缘被上下夹持在上帽的下 边缘和所面对的线路板上表面之间，从而限定一密封空间，触发元件安 装子此空间内。

根据本发明的其它特征：

    -侧群部被横壁封闭在其上部，用于致动触发元件的轴向杆从此 横壁垂直向下延伸，其中，致动元件是用可弹性变形的材料特别是硅基 弹性物模制而成；

    -致动元件包括一轴向操作杆，此操作杆从横壁垂直向下延伸， 并穿过上帽的孔；

    -下边缘为径向向外延伸的下外周唇边，此唇边被弹性地夹持在 上帽的下边缘和印刷线路板的上表面之间；

    -裙部包括数个指部，设置在接近下端的内表面，用于垂直保持 触发元件，以便构成一子装配件，该子装配件包括触发元件和致动元件；

    -保持指设计成当将上帽紧固在印刷线路板上，或当开关的第一 操作时，使触发元件处于自由状态；

-电气开关包括用于使致动元件相对于上帽变换角度使其定位的装 置，和用于使触发元件相对于致动元件变换角度使其定位的装置；

    -用于使触发元件相对于致动元件变换角度使其定位的装置包括 触发元件的垂直保持指，此保持指在致动元件侧裙部的内壁如浮雕似的 制成，并与触发元件外周下边缘制出的互补凹入部接合；

    -触发元件的总体形状为星形，其分支被在触发元件下边缘制出 的凹入部界定；

    -致动元件的侧裙部安装成径向配入上帽内与之互补的空腔中， 以便构成包括上帽和致动元件的子装配件；

    -侧裙部具有保持突起部，此保持突起部被弹性地卡紧入上帽内 与之互补的空腔，从而将致动器保持在上帽内，以便构成包括上帽和致 动元件的子装配件；

    -用于将上帽紧固在线路板上的装置，至少包括一对径向对置的 臂，每一臂垂直向下延伸穿过线路板上一相应的通孔，以其钩形的下自 由端与线路板下表面与之面对的部分接合，以便将上帽相对于线路板垂 直向上保持；

    -每一挚卡臂制出坡度，以便在将上帽垂直向下安装在线路板上 时，挚卡臂自动沿径向移开；

    -紧固装置包括两对挚卡臂，该挚卡臂在垂直的轴向平面延伸；

    -触发元件包括：下底部，其下周边缘支承在线路板的上表面；圆 顶形上部，致动元件作用于此圆顶形上部；

    -线路板的上表面至少包括一中央固定触点，该触点设置成与圆顶 形上部对准，且至少一外周边固定触点设置成与触发元件基面下边缘的 一分支对准；

    -触发元件基面下边缘的分支包括星形部的分支之一的一下自由端 边缘；

    -线路板为构成电子设备一部分的印刷线路板，或印刷线路板的一 部分；

    -此开关具有总体对称于垂直致动方向的设计。

本发明的其它特征和优点在阅读下述详细说明后将变得一目了然， 为便于了解需参看附图，其中：

图1为一分解透视图，图中示出了根据本发明电气开关的三个主要 零件连同构成固定触点的支承部的印刷线路板的一部分；

图2为图1中三个主要零件的顶视透视图，此图所示为已装配完毕 以便构成准备安装在印刷线路板上的子装配件；

图3为图2的底视透视图；

图4为沿图5中IV-IV线在轴向平面剖切的剖视图；此图示出了根 据本发明的开关作为子装配件在印刷线路板上挚卡与紧固后的情况；

图5为沿图4中箭头F5方向观察的底视图；和

图6为类似于图4的视图，此图示出了开关沿图5中6-6线之轴向 平面剖切的剖视图。

在说明书与所附权利要求书中，参看附图时将采用垂直方向，但并 不局限于此。

根据本发明，一种如图1、4和6所示具有可感知效应的开关包括： 子装配件12，该子装配件由三个主要零件14、16和18组成；印刷线路 板部20。

三个主要零件包括：上帽14，用塑料模制而成，特别是用一种热塑 塑料制成；致动元件或致动器16，用一种硅基弹性体模制而成；和触发 元件18，此元件例如可为一不锈钢片制件。

印刷线路板20的上表面22具有：各种导电迹线，对此，将在下面 详细说明；四个通孔，贯穿印刷线路板的厚度，用于挚卡和紧固子装配 件12，以便构成电气开关10。

除构成电气开关10固定触点的导电元件外，固定触点具有对称于垂 直轴线A的整体设计。

上帽14为形状为一倒置锅形的刚性零件，该零件包括：侧壁26，此 侧壁界定了一圆柱形内侧面28；水平上横壁30，该上横壁界定了上帽的 内部上横面32，该上横面被中心孔34贯穿。

内侧面28包括四个突出部36，此突出部径向向内延伸，并绕轴线A 呈90°角度分布，以如下所述构成定中心装置，使致动器16以轴线A为 中心相对于上帽14确定角度方向。

上帽14垂直向下以下端面或边缘38为边界，此端面通过圆角40与 壁28连接。

为将开关挚卡与紧固在印刷线路板20上，上帽14再此具有四个挚 卡腿42，该腿设置成互呈90°的两对，在垂直平面内延伸，并相对于突 出部36所处垂直平面呈45°夹角。

每一挚卡腿42总体沿垂直方向延伸，挚卡腿包括：水平上部44，从 侧壁26的相应部分沿径向向外延伸；主垂直部46，其下自由端48为钩 形。

在此，每一钩48径向向外延伸，以其上水平面50为边界，从图6 可见，当子装配件12安装在印刷线路板20上时，此水平小平面50沿印 刷线路板20下平面23一对应部分相面对地延伸。

正如在图1和6中特别可看出，其中所示每一挚卡腿42是处于其自 由状态，其主段46相对于轴线A略微向外倾斜，腿部42整个能朝向轴 线A弹性弯曲变形，从而借助于弹性卡紧或“夹卡”，使每一条腿42紧 固在相应的孔24中，孔的径向尺寸允许钩48为此目的而从中穿过。

为便于卡紧，因此腿42暂时弹性变形使其径向向内运动，每一腿42 的外侧表面52制成倾斜的斜坡，当将腿42垂直向下使钩48插入孔24 时，此斜坡与孔24的相应上边缘54接触。

致动器16下部总体为倒置锅或上部被封闭的圆筒形盒形状，此下部 限定了一内空腔56。此致动器16的下部基本上由圆柱形侧裙部58构成， 此裙部被水平上横隔板60在上部封闭，其下端在周边唇形的下边缘62 处延伸，此下边缘62径向向外延伸，其外轮廓64的形状与下边缘38及 上帽14的侧壁26的圆角40互补。

侧群部58限定了内侧表面66，而径向向外以一外侧表面68为边界， 其中，在其上部制出四个凹入部或空腔70，这些凹入部与突起部36互补， 于是允许致动器16相对于上帽14绕轴线A转换角度使对准位置。

零件14和16的设计和尺寸还使裙部58以径向密配合安装在上帽14 内，从而将构成致动器16本体的下部保持在上帽14内。

从横壁60起，致动器16具有用于致动触发元件18的垂直杆72，此 杆向下延伸，终止于碟形下小平面74，此下小平面用于与所面对的触发 元件18的中心部74的上表面接合。

致动器16还包括一垂直操作杆78，此操作杆从横隔板60垂直向上 延伸，为允许开关被施加在构成按钮的操作杆上部的垂直推力P致动的 目的而穿过上帽14的中央孔34，从开关向外突出。

横隔板的环行部60处于侧裙部58和中央杆之间，该中央杆包括构 成致动杆72的下部和构成操作杆78的上部，由于致动器16是通过用诸 如弹性体的柔性材料模制而成，因此构成一种可变形的零件，允许杆72、 78沿轴线A相对于由裙部58构成的致动器16的下体部垂直运动。

正如在图4和6可看出，各种元件的尺寸设计成当其安装就位于印 刷线路板20上时，隔板60垂直向上支承上帽14的的内表面32，而唇边 62弹性夹紧在上帽14的下边缘38与所面对的印刷线路板20的上平面22 的环行部之间，以便“封闭”开关10，就是说，界定在致动器16内的密 封空腔56。

为构成子装配件12，并特别保证触发元件18相对于致动器16的垂 直保持，致动器具有指部80，用于使触发元件18相对于致动器18垂直 保持和角度方向定位。

为此目的，正如在图1和4中可见，致动器16在空腔56内具有四 个凸柱或突出部80，该突出部从裙部58的内表面66像浮雕似的径向向 内突出。

每一凸柱80下部加宽成喇叭口，以便构成圆弧拱形赘生物，四个赘 生物82于是绕轴线A以90°均匀分布。

触发元件18，总体形状为略微突起的圆顶形，本质上形成一上中央 部76，从该中心部四个分支84径向向外延伸以便给予触发元件18为四 分支星形的总体形状。

为界定分支84，圆顶部的下周边具有四个切口或凹入部86，该凹入 部略具曲线形轮廓以与四个赘生物82互补，于是，正如在图4中可见， 指部82、82在与凹入部86相反方向并在圆顶部18之下延伸，以便相对 于致动元件16确定角度取向，并避免其相对于致动器垂直运动，以便构 成子装配件12。

如图1所示，借助于保持指80的赘生物82的弹性变形，圆顶部18 被垂直向上插入致动器16的空腔56，此第一子装配件16、18最好在致 动器16装入上帽14之前完成，从而致动器16可容易地在径向方向变形。

每一分支84的径向外自由端88，构成(触发元件—译注)圆顶部18 下周边的“保持部”，并被垂直向下弯曲成偏置于圆顶部18的中心上部76， 并构成圆顶部18的四个支点，该支点支承在印刷线路板并与印刷线路板 20的上面接触，如图6所示。

触发元件18，或至少在其下表面，是用导电材料制成，并用于在开 关的两固定触点之间建立电连通，在此开关处为由印刷线路板20上表面 22携带的导电迹线。

在图1和5所示的实施例中，开关10具有一普通的固定中心触点90， 由设置在总体对准轴线A的碟形导电迹线构成，并具有两个处于其径向 相反方向的固定触点92，其形状为矩形导电迹线。

构成固定触点的导电迹线90和92径向向外延伸，以便与设置在开 关外的相应触片94、96连接。

当子装配件12紧固在印刷线路板20上以便构成电气开关10时，固 定触点92相对于孔24的角度方向和径向方向定位，属于触发元件18的 径向相反分支84两端部，支承在两个固定输出触点92上，于是在此形 成电连通，而圆顶部18的中心部76被设置成在垂直相反的方向，并在 普通的固定中央触点90之上。

当操作杆78沿图4中箭头P所示方向被压下时，触发元件18的圆 顶部变形，在一已知的总体设计中，触发元件偏离其稳定静止状态，以 便与固定的中央部90实现电气接触，当致动力释放时，触发元件18的 圆顶部恢复其初始的稳定状态，还起到致动器16的返回弹簧的作用。

根据如上所述之本发明的设计，对于将子装配件12不要求钎焊工序 而紧固在印刷线路板20上特别有利。

此外，这种设计可有利地使用拾取与就位技术在框架内对印刷线路 板置放和装配各种元件，子装配件12的上表面允许将子装配件12容易 地拾取以便将其置放在印刷线路板20上。

电气开关10一经安装在印刷线路板20上，最好在这种情况下将空 腔密封，其中，一方面触发元件18的圆顶部，另一方面，固定触点90 和92均设置在空腔内，此空腔被夹在上帽14和印刷线路板20之间的外 唇边62密封。

开关的整个尺寸也小。例如，开关在印刷线路板20上表面22之上 的总高度等于5mm，而上帽14的外“直径”大约为8.3mm。

根据一变形方案(未示出)，借助于机械转换，可提供一种具有保持 凸缘的侧裙部58，该保持凸缘被弹性地卡夹在上帽14内与之互补的空腔 中，从而将致动器保持在上帽中，以便构成包括上帽14和致动元件16 的子装配件。