具有磁耦合衔铁的开关

背景技术

众所周知，薄膜开关能够以可靠、紧凑的装配形式提供电开关功能。 通常，薄膜开关具有一柔性薄膜层，通常由绝缘隔离层而与基层分离。 隔离层中的开孔允许使用者推动薄膜通过隔离层，从而使薄膜内表面的 相对电触点和基层彼此接触，从而关闭开关。一旦作用力消除，薄膜的 固有弹力会使薄膜返回其隔离位置。

这种基本的薄膜开关结构虽然具有许多优点，但它不能提供适于某 些场合的特性。例如，在某些情况下，开关的使用者习惯于操纵一种特 定型式的机械促动器以致会对它们造成干扰从而不接收薄膜开关，-薄 膜开关通常为具有指示元件的扁平板，所述指示元件用于指示要压到何 种位置但无凸起操作件。虽然薄膜开关能够很好地提供适用的电开关， 制造者发现期望一种转动或滑动开关或按钮开关具有某种功能的使用者 不善于用一种扁平板形薄膜开关代替的开关。这一点对于消费产品特别 明显。另外，重要的是在汽车中需使用这样的转动或滑动开关，便于司 机发现并由一只手操纵，而不必将注意力从道路上转移开。

薄膜开关的另一现有问题在于须对开关操纵使用者提供反馈。由于 走向关闭的薄膜位移是非常小的，因此如果不设置一些装置来告知他们 已经关闭，则大多数使用者不能识别操纵开关的时间。音响反馈是常用 的但未必总是理想的。通过设置在薄膜内部的咔嗒声圆顶盖(clicker dome) 来提供触觉反馈。在全程键盘中，可由设置在薄膜开关通道上方的塑料 促动器提供反馈。这种促动器通常会使小型装置复杂化，从而造成其成 本较高。

发明的概述

本发明涉及将旋转，按钮和滑动开关或电位计并入平板开关。这样 会使薄膜开关的优点与使用者习惯的传统开关的外观和感觉相结合。

旋转和滑动开关具有安装在载体板上的旋钮，以便进行转动，线性 或复杂运动。旋钮具有在邻近载体外表面处运动的磁体。电极包括最少 一对具有间隔的开关触点。这些触点形成在载体下侧。衔铁以导电磁性 材料构成。磁性材料是指易感受磁铁作用的材料。磁体支撑衔铁抵靠在 载体下侧，从而抵靠在电极上。旋钮的运动使衔铁进入或脱离与开关接 触的短路关系。衔铁为扁平圆盘形元件。另外，它也可为圆柱形或球形。 另一种衔铁结构包括翻动装置，它具有两个或更多的短路各组触点的稳 定位置。利用一定位齿轮提供进入或脱离开关关闭触觉反馈。最好使用 某种基层，球体保持器或屏蔽组件来保护并密封电极和衔铁。设有衔铁 的开孔的隔离层允许衔铁运动。

本发明的旋转和滑动开关具有许多优点。所述开关可并入扁平的连 续开关通道。由于开关触点位于内侧，因而能够保持扁平板的密封完整 性。易于采用密封圈来隔离脏物、灰尘和水分。在无需穿过连续密封表 面的情况下，可将旋钮粘接在开关面板的前表面上。利用偏心磁体在动 作期间使衔铁转动，从而延长了使用寿命、可加设有效耐磨磁性定位装 置。开关在使用中经受冲击和振动的场合下，经受磁性预载。电机驱动 装置和电磁离合器可被用于如洗衣机计时控制器这样的场合。整体薄膜 开关通道设有按钮薄膜开关，滑动开关和旋转开关，或电位计。所有这 些部件均被设置在连续通道内部。可利用低造价的银制导体作为开关触 点。对于强电流的场合可设置刻蚀触点。能够提供触觉反馈。可将开关 制作成一分散、独立应用的元件。高温薄膜材料可被用于高温场合，包 括如波焊这样的高温工艺。低造价的聚酯薄膜可被用作载体板或印刷电 路板，它可代替一薄膜或基层。

按钮开关在隔离层和薄膜之间设置磁性材料层。在隔离层开孔中的 衔铁可在它与基层上的电极分离的正常位置和其使电极短路的关闭位置 之间转动，衔铁通过磁性层和衔铁之间的磁引力被固定在其正常位置。 当使用者压下薄膜时，衔铁突然脱离磁性层并靠近电极，从而导致开关 关闭及触觉反馈。解除闭合时，压力允许磁性层使衔铁回位并重新打开 开关。设置在衔铁一端内的转轴有助于衔铁绕枢轴的旋转运动。

在另一种按钮开关的结构中，在一隔离层开孔内。于薄膜下方及基 层顶部设置摆动衔铁。在基层上表面的电触点由类似杠杆的往复摆动的 衔铁跨接。衔铁具有接合一共同触点的中心转轴。由于受到使用者压下 表面的控制，衔铁的顶端部会交替与外部触点接触、断开。位于基层表 面下方的磁体将衔铁保持在一个或其它位置上。

另一种按钮的结构为将按钮开关与旋转开关，滑动开关或电位计中 之一结合。在这种结构中，将完整的薄膜开关设置在柔性载体板的下面， 所述柔性载体板在其上设有旋转或滑动开关触点。薄膜开关包括薄膜、 隔离层和基层，以及在薄膜和基层内表面的相对触点。按钮穿过旋转开 关的旋钮并操纵底层的薄膜开关。

附图的简要描述

图1为本发明旋转开关的平面图；

图2为沿图1中线2-2所示的剖面图；

图3为用于旋转开关的定位机构的一种形式的示意性剖面图；

图4为本发明中滑动开关的平面图，其中除去了促动器旋钮以说明底 层部件；

图5为沿图4中线2-2所示的剖面图；

图6为具有另一种衔铁的滑动开关的平面图；

图7为沿图6中线7-7所示的剖面图；

图8为具有另一种衔铁的滑动开关的平面图；

图9为沿图8中线9-9所示的剖面图；

图10为具有球形衔铁的开关的局部放大图；

图11为本发明中按钮开关的平面图；

图12为沿图11中线12-12所示的剖面图；

图13为与图10相似的视图，其描述了另一种耦合器磁体；

图14为本发明另一种本发明中滑动开关的平面图，其中除去了促动 器旋钮以说明底层部件；

图15沿图14中线15-15所示的剖面图；

图16为另一种按钮开关的平面图；

图17为沿图16中线17-17所示的剖面图；

图18与图2相似，为另一形式的旋转开关的剖面图；

图19与图4相似，为另一形式的定位机构的示意性剖面图；

图20为具有另一种定位机构的旋转开关的分解透视图，其中装置部 分被切去；

图21为一种旋转开关的分解透视图；

图22为贯穿一旋转开关的剖面图，该开关包括一用于保持磁体的外 罩组件；

图23为与图22相似的视图，用于描述另一种外罩组件；

图24为与图22和23相似的视图，用于描述另一种外罩组件；

图25为贯穿装有衔铁保持器的旋转开关的剖面图；

图26为图25中开关的底视平面图，其中部分被切去以露出衔铁保持 器；

图27为贯穿装有保持器的按钮旋转开关中的剖面图。

图28为一种V型开关的透视图。

发明的详细描述

图1和图2描述了本发明的一种旋转开关。通常由标号10所示的开关 包括基层12，绝缘隔层14和呈薄膜层形式的载体16。虽未示出，但应懂 得薄膜内表面具有一组电极，这些电极确定了最少一个电开关中彼此分 开的触点。通常通过在铜上进行网板印刷或蚀刻形成电极。这些触点的 结构应允许通过金属衔铁18使最少两个触点一起短路。所述衔铁由导电 磁性材料构成。其一例为采用镀银的低碳钢。加入银能改善导电性能及 抗氧化性能。在隔离层上的一开孔20能容纳衔铁18。在一个实施例中， 衔铁为扁平的圆盘形。

操纵旋钮22通过螺栓安装在开关上以便可转动。螺栓具有头部23和 穿过薄膜16，隔离层开孔及基层的轴24。轴套25在薄膜层上方包围轴。 螺帽24将螺栓固定在应有的位置。密封圈28用于防止脏物、灰尘或水分 进入隔离层。螺帽26拧紧在轴24上，稍微压迫密封圈28和轴套25。操纵 旋钮具有一中心孔，该孔应足以允许旋钮在轴套上的转动。螺栓头23能 防止旋钮脱离开关。螺帽如图所示为分离件，但另一方面，其作用可由 基层的钻孔和螺纹扩大部分来实现。在一种改进结构上，可将轴套25粘 接在所述薄膜的顶部。假如不需要螺母，那么螺栓的轴将防止薄膜的短 路。

旋钮22在其下侧有耦合器30。该耦合器为可被模压或被夹持在旋钮 中。考虑到会与其它元件发生磁性干扰，必要时可对耦合器进行屏蔽。 通过由耦合器产生的磁场，耦合器30使衔铁18触及薄膜的内表面。在使 用者转动旋钮22时，耦合器既能起到建立开关接触压力的作用，又可将 衔铁18从一个触点引至另一触点。

应当理解，旋钮可接触或不接触薄膜的外表面。同样，磁铁也可接 触或不接触薄膜的外表面。在旋钮或磁铁与表面之间的可接触或不接触 并不重要，只要磁铁充分接近衔铁以保持磁铁和衔铁的耦合，即衔铁始 终与磁铁一起移动即可。

开关的操作如下文所述。当使用者抓紧并转动旋钮22时，耦合器30 与旋钮一起转动。借助耦合器30和衔铁之间的磁耦合，衔铁与旋钮一起 转动。当其转动时，衔铁与薄膜上的触点形成短路连接，从而关闭开关。 进一步的转动将会使衔铁不与一个或两个电极接触，从而打开开关。显 然，在一个旋钮的转动区域下方可设置不止一组开关触点，从而在一个 旋钮下方可提供多个开关。例如，与耦合器一起转动时，由衔铁移动的 距离确定了一个圆环。该圆环内径可为一圆形共集触点。圆环的外径可 为多个外部电极，这些电极在圆环内侧的一个点终止但彼此与所述共集 触点留有间距。衔铁始终与所述共集触点接触，但它可接触或不接触所 述外部触点。或者，圆形共集触点可为一开口环或类似物。另外，还可 作出多种改进。

图3描述了一种指型齿轮32，它可任意插入旋转开关10内。该齿轮具 有轮毂34，该轮毂上设有多个齿36。图中虽绘出了四个齿，但如果间距 允许，可设置任意数目的齿，图3中虚线或斜线表明了其它齿的可能位置。 可将齿轮设置在薄膜16的外表面，同时轮毂34包围轴24且轴套25位于齿 轮顶部。在这种情况下，齿轮22的厚度会使轴套缩短。也可切去旋钮22 的下侧以容纳齿轮。齿轮不会与旋钮一起转动，但由于它被挤压在轴套25 和薄膜16之间，因而齿轮保持在一固定位置。齿延伸至由耦合器30转动 轨迹描述的圆周内径。齿轮采用磁性材料以便当旋钮将耦合器转至与一 齿对准时，耦合器和齿之间的磁引力会对使用者产生触觉感应。另外， 旋钮带有的一第二磁体协同指型齿轮可提供触觉反馈。

图4和图5描述了一种滑动开关。它有基层40，带有开孔44的隔层42 和呈薄膜层形式的载体46。所有结构均与旋转开关10相似。开孔44为长 方形。载体或薄膜46的内表面具有形成在其上的电极或轨道彼此分开的 触点48A，48B和48C。电极48A为公共电极，而如图所示，48B和48C的端 部留有间距。应理解，这一电极结构仅用于说明，还可对其作出多种改 进。

在薄膜外表面设有塑料壳体50。该壳体通常为矩形壳体，在顶部具 有一用于容纳促动器或旋钮52的长槽。促动器带有耦合器，在一最佳实 施例中，该耦合器为磁体。在开孔44内设有衔铁56。衔铁具有与旋转开 关相同的圆盘形状。开关的操作与旋转开关相似，不同之处在于促动器52 的运动是直线的而不是圆形。促动器带动耦合器54往复运动。耦合器和 衔铁之间的磁引力会使衔铁与耦合器共同运动，从而使电极48B或48C与 电极48A相连。

滑动开关还具有指型齿轮，用于提供与旋转开关相同的定位装置。 此外，应注意在滑动开关和旋转开关中，耦合器磁铁偏离衔铁中心位置。 其目的在于当使促动器或旋钮移动时，使衔铁转动。虽然使用偏置耦合 器磁铁最好，但无需必须以这样的方式设置磁体。

在前两个实施例中所示的电极确定了一个开关。也可将它们装配成 电位计。通过以电阻器代替开关触点可制成电位计，以形成一旋转或滑 动电位计。

图6和7描述了滑动开关的一种改进实施例，该实施例除衔铁外，与 开关38相同。用圆柱形衔铁58代替扁平、圆盘形衔铁。圆柱形衔铁不出 现无磁滞现象，即当使促动器方向逆转时，衔铁58在无磁滞的情况下直 接沿轨道移动。圆柱形衔铁还可将衔铁和导电轨道之间的摩擦降至最小。

图8-10描述了衔铁的另一实施例。此处的衔铁具有一对导电球体 60。所述球体除具有图6和7中圆柱形衔铁的优点外，还具有以下优点。 当调节机构的方向较复杂，即除直线或圆形外还具有任意轨迹时，球形 衔铁在不滑动或约束(binding)的情况下沿轨道运动。这样便允许一种较 复杂的执行方式，如五档传动的换档方式。因此，球形衔铁结构可被用 于旋转开关，滑动开关或具更复杂操作运动的装置。

图10还描述了其最简单的形式，本发明的开关仅要求一个具有电极， 耦合器和衔铁的载体。虽然在大多数应用中，希望用隔离层和基层来保 护衔铁和电极，但它们并不是绝对必需的。此外，虽然如图所示，载体 为一种传统薄膜开关的柔性聚酯薄膜，但它也可采用其它形式。例如， 可采用印刷电路板作为载体。实际上，载体无需为薄平面板。虽然对于 大多数应用而言，它是最有效的结构，但只要能够输送足够大的磁场以 便衔铁始终与耦合器一起沿轨道运动的任何载体结构均可满足需要。

图13描述了一种开关的变形，它具有一双球体衔铁。在该实施例中， 如图所示，设置两个具有相对设置的磁极的耦合器磁体54A，54B。因此， 所述磁极被直接设置在球体上方、虽然在图中示出了两个磁体，但是它 们可以由单独一个马蹄形磁铁或被正确极化的条形磁铁代替。总之，由 场力线86所示的磁场的主分力向上导引球体使其抵靠在开关触点上。它 会产生更大的接触力并减小球体沿球体中心之间连线浮动的趋势。球体 衔铁的另一可能的变形为增加许多球，或使球体有不同尺寸，以实现多 触点结构。

图14和15描述了换档开关88的另一变形。其具有基层90，具有开孔94 的隔层92和呈薄膜层形式的载体96，所有部件均与旋转开关38相同。开 孔94为长方形。载体或薄膜96的内表面具有形成在其上的电极或轨道98A， 98B和98C。如图所示，电极98A为公共电极，而98B和98C的端部彼此分 开。应懂得，这一电极结构仅用于说明，还可具有多种变形。

在薄膜外表面设有塑料壳体100。所述壳体通常为一矩形盒体，其在 顶部具有用于容纳促动器或旋钮102的狭长槽。促动器带有耦合器104， 在一个最佳实施例中，该耦合器为一磁铁。在开孔94内设有衔铁106。衔 铁为一倾斜的磁性材料件，具有在端点109处接合的面108A，108B。端点 始终与轨道98A接触。此处开关的操作与图4中开关的操作相同，不同之 处在于衔铁相对于其端点翻转而不是滑动。促动器会带动耦合器104往复 运动。耦合器和衔铁面108之间的磁引力会使衔铁无法翻转，从而使轨道 98B或98C连接轨道98A。

这种衔铁106的优点在于在衔铁和开关触点之间不会产生摩擦。这种 衔铁作超长寿命应用。翻转衔铁的概念可延伸至这样一种衔铁，其具有 不止两个表面及不止两个稳定位置以提供一种多位开关。其一例为一种 在其表面具有任意数目的刻面的倒三角锥形或实际上就是一种锥形结 构。另一增加的内容为应垂直促动器运动方向连接多个翻转开关。这样， 根据希望的开关输出便可正确地要求多个磁体。

图11和12描述了本发明的按钮开关62。从其底部向上，开关62包括 基层64，具有开孔68的隔层66，薄片磁铁层70和薄膜72。另外，虽然最 好设置薄膜以隔绝灰尘、脏物和水分而且提供了用于印刷图形的表面， 但是可省略所述薄膜。通常在标号74处使薄膜凸起以对形成在衔铁78上 的操纵按钮76产生间距。这一间距也可由在磁性层70的顶部表面和薄膜72 下侧之间的一第二隔离层形成。

首先，使衔铁78设置在隔离层开孔68内。其操纵按钮76穿过磁性层70 中的孔80。衔铁的下表面具有一转轴。在这种情况下，转轴为一对伸出 部82。如图所示，伸出部82与电极84A隔离，但是它们仅在开关打开时才 接触。磁铁采用导电磁性材料。磁性层70支撑衔铁78抵靠在磁性层70的 下侧。电极84A，84B形成在基层的内表面。

为了操纵按钮开关62，使用者将按下操纵按钮76。当使用者这样做 时，薄膜首先变形实现预行程。当薄膜进一步变形时，衔铁会突然脱离 磁性板材料，从而提供非常清晰的触觉感应。转轴伸出部82将突然从磁 性层70上松开并接合电极84A。此后，衔铁将会绕转轴转动并与电极84A 接触。使电极短路并关闭开关。一旦消除了关闭压力，层70和衔铁78之 间磁引力将会使衔铁返回图12所述的位置，从而重新打开开关。由于按 钮78穿过孔80，所以即使在整个关闭期间，磁性层70也不会作丝毫移动。

通过在磁性层70的顶部表面设置铁磁材料可改善触觉感受。这种材 料的效果在于能够向下朝衔铁指向磁场。这种材料还能通过对磁性板材 料提供刚度增强触觉感受。这种材料的一个例子为薄的低碳钢薄板。

所示及描述的按钮开关通过改变操纵按钮的位置和尺寸能够提供习 惯的触觉感应。通过调节衔铁的位置和尺寸能够提供开关的行程和/或再 调整。通过调节操纵按钮的尺寸能够实现超短的开关行程。能够制造独 立、专用、分立开关。无需长久操纵，磁性回复力允许长时间将开关保 持在操纵位置。通过在衔铁上设置一个孔能够实现背后照明。包括波焊 的高温制造工艺可利用高温材料。可使用印刷电路板作为基层。如果在 磁性层70下部(或在磁性层70或磁性层70下部的薄膜上)设置了另外一组 电触点，则可将常闭开关结合在图11和12中的开关中。

图16和17以标号110描述了另一形式的按钮开关。其为一种双稳态摆 动开关。开关110具有设置在隔离层114顶部的薄膜112。基层116位于隔 离层相对于薄膜的侧面。塑料衬板118位于基层116的下方。基层116的内 表面具有电极或轨道120A，120B和120C，它们限定为图16所示的圆形垫 片。电极120B为公共电极。在隔离层114的开孔122用于容纳摆动衔铁124。 衔铁124以磁性材料构成，并具有一对从中心转轴128以相反方向延伸的 臂126A，126B。衔铁以杠杆方式在隔离孔122内绕转轴128摆动。转轴抵靠 在共集电极120B的垫片上。臂126A，126B朝向电极120A和120C延伸。如图 17所示，臂126B处于操纵位置，其中臂与电极120C接触。在基层下方， 一对磁体130，132嵌入衬板118内。磁体使衔铁保持在操纵位置并在操纵 开关时，提供触觉感应。例如，在图17中，当使用者压下薄膜左侧时， 衔铁124的臂126B与电极120C断开并打开右侧开关。随后，臂126A与电极 120A接触，并关闭电极120A和120B的左侧开关。

图16和17的按钮开关也可根据衔铁形状和开关触点结构采用三稳态 或多稳态形式。在三稳态结构及球体结构中，衔铁可采用倒锥形。这种 开关的另一实施例为省去磁体130和132中的一个。由于除使用者压下另 一部分的薄膜外，衔铁始终与剩余磁体上方的电极接触，因此这种开关 被称为单稳态开关。当解除压力时，磁体会使衔铁恢复至其关闭位置。 因此，这种开关为常闭型开关。

图18描述了一种具有预加载机构的旋转开关134。在这种开关中，利 用耦合器磁体在操纵按钮上产生阻力或预载荷。这种结构被用于开关(或 电位计)在使用中经受碰撞和/或振动的使用场合。开关134包括衬板136 及薄膜层138、虽未示出，但薄膜下侧带有一组确定了电开关或电位计的 电极。金属衔铁140位于衬板136的开孔142内。促动板144刚好位于薄膜138 上方，在使用者转动操纵按钮148时，该促动板与轴146一起转动。轴146 的装配应使其在塑料壳体150内转动。锁紧螺母151使轴保持在应有的位 置。锁紧螺母也能紧固可随意设置在壳体150顶部的拨盘153。铁磁预载 荷板152置于壳体150下侧和促动板144之间。板144带有耦合器154，它为 与所述耦合器相同的磁体。耦合器不仅会移动衔铁140接通或断开开关而 且能与预载荷板152接合。当促动器转动时，预载荷板和耦合器之间的摩 擦力增加转动扭矩。也可将这种结构结合在图4和5所示的滑动开关中。

图19描述了另一种能够在滑动开关或旋转开关中接合使用的定位机 构。所示的特定实施例为一滑动开关。浮动定位板156沿一侧具有一系列 凹陷部或凹槽158。定位板的纵向运动受到约束，但它能够侧向弯曲以通 过促动器162侧部边缘上的凸起或凸缘。在促动器内的开关操纵磁体164 在衔铁和促动器之间及定位板156和促动器之间提供吸引力。当凸缘160 滑入及滑出凹槽158时，会产生使用者易于感觉的明显瞬时效应，从而表 明开关触点的接通或断开。

图20描述了另一种能够在滑动开关或旋转开关中结合使用的定位机 构。所示的特定实施例为一旋转开关，它包括呈薄膜层形式的载体166。 虽未示出，但应理解载体下侧具有一组电极，这些电极可确定最少一个 电开关或电位计上的间隔触点。一双球体衔铁168支撑在载体166下侧。 衔铁与安装在转子172上的耦合器磁体170一起运动，转子具有直立的棒 174，在棒174上装配有用于控制转子的旋钮176。转子的装配应能通过托 架178在载体166上转动。定位板180刚好位于转子上方。所述板采用磁性 材料且具有一系列肋条182。当与耦合器磁体170对准时，每一肋条均确 定了一个定位位置。板180由托架178固定。当旋钮转动耦合器使其与一 个肋条对准时，耦合器和肋条之间的磁引力会对使用者产生一种触觉感 应。肋条可处于任意位置。所示的定位机构被设计为用于一种32-位正 交输出旋转开关(32-position quadrature output rotary switch)。

如图21所示，一种按钮旋转开关或电位计适用于这样的情况，即当 使用者转动到或滑动一个促动器时，使用者喜欢以某种方式改变波段或 扩大标度。通常这可通过推动促动器或推动位于促动器顶部的一个旋钮 得以实现。图21描述了本发明应用这一原理方法。按钮旋转电位计184具 有与图20中开关相同的几个部分，它包括载体层166，双球体衔铁168， 耦合器磁体170，带有棒174的转子172，旋钮176及安装托架178。载体166 的下侧具有一组电极或触点，其确定了最少一个电开关或此处所示的电 位计的间隔触点。设置公共触点186和环绕电阻元件187。当与转子172一 同转动时，衔铁168接合载体166下侧的电极，它与耦合器磁体一起运动。 棒174或旋钮176具有按钮190穿过的中心孔188。按钮由弹簧垫圈192夹 持。按钮190位于载体166上。在载体下方设有薄膜开关，它包括柔性薄 膜194，隔离层196及基层198。隔离层具有一个开孔200。在基层上侧形 成有间隔设置的电极或触点202。在薄膜194下侧形成有一短路触点或垫 片204。当使用者压下按钮190时，它会向下推动薄膜194通过隔离层开孔 200到达垫片204与触点202接触的点，从而关闭按钮开关。

按钮旋转开关的改进结构包括使促动销位于转子底部，在这种情况 下，下压整个按钮176以推动薄膜194通过隔离层196并接近触点202。也 可使薄膜开关位于载体与转子和促动器相同的侧部。另一种形式的开关 允许省去薄膜层194，取而代之，载体层196可采用柔性材料且触点设置 在其下表面，它既形成了旋转开关又形成了按钮开关的短路触点。

本发明另一方面在于可能存在一些情况，其可能会提高增大开关衔 铁与耦合器磁体间产生位移的可能性。换句话说，我们关心的是如果剧 烈的机械冲击破坏了衔铁和磁体的正确关系，则开关不起作用。显然耦 合器和衔铁之间的较大磁吸引力不可能产生过大的位移，但是如图22-24 所示的开关涉及解决这种担心。

图22中旋转开关206与图20中的开关相同，包括一个载体层166，耦 合器磁体170，带有棒174的转子172，旋钮176及安装托架178。载体166 下侧又具有一组电极或触点，它确定了最少一个电开关或电位计的间隔 触点。当与转子172一同转动时，衔铁168接合这些电极，与耦合器磁体170 一起运动。衔铁由一半球形元件保护，在这种情况下，外罩封装了衬板 208。板208为以粘接或其它方式固定在载体166下侧的薄膜层。凡是设置 开关的地方，均使薄膜凸起形成外罩210以提供一个腔室212，衔铁168可 在腔室212内部浮动。若衔铁以某种方式移动，则用使其包含在外罩210 腔室212内，从而衔铁保持在紧挨着位于转子172上的磁体。在消除坠力 后或当转子再次运动至位于外罩内侧的可拆卸衔铁时，衔铁将自动返回 其座靠位置。

图23所述为一种半球形元件。在该实施例中，模制出作为独立塑料 部件的后盖214。在托架178A上设置与盖214上的狭槽218啮合的钩216， 以便两个元件可咬合在一起。在载体上设置允许钩通过的孔。盖214具有 中心凸起220，其限定了球体168在其内部转动的圆形轨道或导轨222。图 25描述了另一种半球形元件。在该实施例中，后盖224确定了用于保持衔 铁的腔室226。托架178B和/或后盖224可采用铁磁金属以对半球形元件提 供磁屏蔽，同时有利于提高采用模压金属部件的经济性。

图25和26描述了一种半球形衔铁保护器的变形。这种变形具有一与 托架178A相同的安装托架，其具有用于固定盖228的钩216。盖228确定了 在其与载体166之间的开口室230。球体保持器232位于腔室内部。通过保 持器使球体168固定在其应有的位置。即使机械冲击使球体脱离接触，则 冲击消除后，它们会立即复位。应将球体保持器设计为在转动或滑动期 间能与球体一起移动。如果使保持器边缘进入钩以使其定位，则也可在 无盖228的情况下设置保持器232。

图27描述了一按钮旋转开关中的保持器的变形结构。这种开关具有 安装柔性载体层236上的盖234。载体下侧具有银触点238。转子240具有 以磁体对242形式出现的两个耦合器。转子还具有空心中央棒244。转子 通过E形环248固定在旋钮246上。柱塞250能够在棒244的腔室内上下移 动。如图所示，柱塞设置在载体236顶部。另外，可在载体内设置一个开 孔，该开孔允许柱塞穿过与固定毂258接触。

两个双球体衔铁252被固定在球体保持器的接收器254内。保持器包 括将接收器连接至中心毂258的腹板。中心毂与柱塞250对准并正好位于 薄膜开关上。薄膜开关包括薄膜260，隔离层262和基层264，以及在薄膜 和基层内表面的相对触点266。通过毂258将柱塞250顶部的压力输送至薄 膜，从而推动它通过隔离层的开孔与触点264接合。另一方面，毂可在其 下侧设置一较小的按钮或球状物以进一步集中致动力。

图28描述了一V形通道球体衔铁装置。根据电极的位置，它可与本文 描述的其它装置结合构成开关或电位计。该装置包括一载体垫块268，它 在一个表面具有一V形通道270或槽。在通道的倾斜侧面设有电极272。单 独一个球形衔铁275位于通道内。耦合器276可沿与通道相对的载体垫块 侧部移动，其目的在于使球体274在通道内往复移动。这种结构允许使用 单独一个球形衔铁，通道具有带有拐角或弯道的弯曲路径以确定出复杂 的操纵形式，即五档传动变档形式。

虽然已描述并说明了本发明的最佳形式，但是在下面的权利要求保 护范围的情况下，应认识到可对其作出改变和改进。例如，可颠倒磁体 和衔铁的位置，即使衔铁成为磁体且旋钮带有磁性材料件，它会使磁体 随动于所述运动旋钮。在通过普通开关操作的组合开关内部可结合使用 多个载体层。设置不止一个耦合器磁体，以与一载体结合使两个或多个 衔铁滑动。

对照参考的相关申请

本申请为申请日为1996年5月7日、序号为08/646,083的申请的后续 系列申请，序号为08/646,083的申请现为公开日为1997年9月9日的美国 专利NO.5,666,096又是申请日为1995年6月2日、序号为08/458,989的申 请的系列申请，序号为08/458,989申请现为公开日为1996年6月4日的美 国专利NO.5,523,730。