专利名称：开关用弹簧板件的制作方法
技术领域：
本发明涉及到用于薄膜开关或单一紧致开关关的，具有触觉功能(此种功能给操作者提供了通—断触觉)的开关用弹簧板件。
在此之前，业已将一种具有利用弹簧板“卡搭”现象的触觉功能的结构，用于片状薄膜开关和用于直接安装到印刷电路板上的小型开关中。在过去，已提出过有这样一些用作开关的弹簧板件，它们之中例如有在平面图形中呈圆形的[参看日本实用新型公报(公告)H4-8590号]，有由矩形板形成且在此板上有两条平行狭缝的[参看日本实用新型公报(公开)S59-23119号]；以及这样一种矩形件，在此矩形较短两边(边缘)部的中心形成有脊形的弯曲部[参看日本实用新型公报(公告)H4-8590号]。
在以上这些开关用弹簧板件中，圆形的这种不能使具有安装着它的开关的设备更为紧致化，这是因为它的平面图形有很大的尺寸，导致它的安装密度低或是它会造成大的内部死区。换言之，为使所述设备更为紧凑，必须采用小直径的弹簧板件。但是，弹簧板件的直径越小，由此弹簧板件来形成开关的弯曲量也越小，于是就不能忽视所产生的这种开关的弹簧特性的分散性。
在弹簧板中带有两条平行狭缝的这一种，它在此两个狭缝之间具有一弯曲部起到一可动接触部的作用，而在此两狭缝附近则有两侧的边缘部，它们相对此可动的接触部沿对峙的方向弯曲，起到一固定接触部的作用。就这种弹簧板件而论，它可以小型化(例如4mm×3mm)，因而可以使安装密度高。但是需要有几道压制工序来生产它，从而使生产过程复杂化。
为解决圆形弹簧件以及具有两个平行狭缝的弹簧件中所出现的上述问题，本发明的申请人曾提出过这样一种弹簧件，它在矩形的两个短边的中央部分处带有一个脊形的弯曲部分。这就是说，它能使前述设备小型化，并能以一道工序压制出相应开关。
图6、7与8分别是(公开)HI-55524号中所披露的开关用弹簧板件的透视图、顶视图与前视图。
此种开关用弹簧板件是由第一弯曲部6、第二弯曲部8与弧形表面部9构成。第一弯曲部6具有第一脊5，它成为通过相应矩形板第一短边部11的中点2，且处在中点2与第二短边部3的中点4之间的中间连结上。第二弯曲部8有一个形成在上述中间连线上的第二脊7，得以延伸通过上述中点4；而弧形表面部9则形成在此矩形板的中心处。
第一弯曲部6与第二弯曲部8分别构成了弯曲板的横剖面中三角形的两边，使得此弹簧板件能显示出理想的“卡搭”现象，即显示出理想的触觉功能。
具体地说，当有推力作用于弧形表面部9上时，各个脊5、7便被下推，但构成横剖面中三角形两边的各弯曲部6、8则维持向上，这是因为长边部10、11是固定的。于是弯曲部6、8便抵抗着压力。当弯曲部6、8的阻力为此压力所克服时，这些弯曲部便会在一次“卡搭”中压偏。当此压力除去时，此剖面中的三角形就会借助其弹性恢复原有形状。
但是，当着这种开关用弹簧板件用过一段长时间后，就会如
图11所示在矩形板长边部10、11的中心Q1、Q2处生成裂纹12、13。
本发明意图提供这样一种开关用弹簧板件，它制成为四角平面形，可由一道压制工序生产，其中在边缘部的中心处很难生成裂纹。
本发明的目的在于提供一种用来解决上述问题的开关用板簧件。
这种板簧件是由四角平面形的板料形成，具有带中心部的第一部以及分别位于此第一部的相对侧上且有一个端边缘部的第二部与第三部。在此第二与第三部上设有一对折线，它们以会聚的形式从上述端边缘部朝中心部延伸，使得此板簧件具有弹簧性质。
这种从相对端边缘延伸的折线最好延伸一个相当于此相对端边缘间距离10～30％的量。
在另一个特点中，本发明的这种开关用板簧件具有两个相对侧，每一侧是由两个弯曲部形成，而每个弯曲部都有一个在相应平面上延伸一预定长度的脊，使得这四个脊从此四角形平面板料中两个相对侧上的两点相互趋近。上述预定长度最好是此两相对侧间距离的10～30％。
在本发明的又另一特点中，此开关用板簧件是由一种四角形平面材料件经一道压制工序成形，并具有一个呈弧形剖面的中心部以及在相对于此中心部横剖面的法线方向中相分开且具有带两个弯曲部的线形横剖面结构的端边缘部，使得此板簧件的横剖面能从上述中心部的弧形连续地变化成所述端边缘部处的一种梯形通道形。
在再一个特点中，本发明的开关用板簧件是从一块四角形板料通过一道压制工序形成，它同时具备这样的形状，使得从某个方向上到达相应平面上的推力受到此板簧件中心部分横剖面形状的阻挡，而相对于此中心部分横剖面法线方向相分开的端边缘部分则相对于这一推力具有可挠曲性。
顺便指出，上述四角形最好是取能使弹簧板件具有足够刚性与弹性的矩形或方形。
下面参看附图描述本发明的开关弹簧板的工作。附图中某些部件的外形为便于说明给出时作了夸大。此外，附图中所示的弹簧板为矩形。但是假定对于这种弹簧可以获得例如刚性与强度这样一类基本性质时，则可以采用其它形式的弹簧板。
图1是本发明的开关弹簧板的工作例的透视图；图2是图1中工作例的平面图；图3是图1中工作例的正视图；图4是此弹簧板在安装好条件下沿图2中A-A线截取的横剖图；图5是此弹簧板在安装好条件下，在借操作力压下弧形表面的中心部时，沿图2中A-A线截取的横剖面图；图6是图5中通常的开关弹簧板的透视图；图7是图5中通常的开关弹簧板的平面图；图8图5中通常开关弹簧板的正视图；图9是此开关弹簧板在安装好条件下沿图7中B-B线截取的横剖图；图10是此开关弹簧板在安装好条件下，在借操作力压下弧形表面的中心部时，沿图7中B-B线截取的横剖图；而图11是示明作为重复使用图6中弹簧开关板的结果所产生的裂纹的透视图。
图中各标号的意义为1、3矩形的短边；2、4上述短边的中心点；5、7、15、、18、21、24弯曲部分的脊；6、8、16、19、22、25弯曲部分；9，26弧形表面；10、11矩形的长边；12、13裂纹；14、17、20、23矩形短边上的点；27、28平表面。
本发明的开关弹簧板如图1至3所示，第一脊15与第二脊18从第一短边(边缘部)1上的第一点14与第二点17，沿相互趋近的方向延伸一预定距离“a”。此外，第三脊21与第四脊24分别在第二短边(边缘部)3上的第三点20与第四点23，沿相互趋近的方向分别延伸一预定距离“a”。上述各脊的角度与该预定距离“a”是相对于整个弹簧板的总体尺寸确定的，使其得以产生出合适的“卡搭”现象。
在制造此开关弹簧板时，将一压力工具的锐边压抵住脊15、18、21与24，由此形成第一至第四弯曲部16、19、22与25。要是此压力工具经形成为具有预定角度与长度的四个锐边时，则可以由一步加压操作来形成所有的脊与弯曲部。
应用本发明的开关弹簧板，几乎不会在长边10、11上形成裂纹。这看来有如下原因。
首先说明图6至10所示通常开关弹簧板在工作时所产生的力。
图9是这种开关弹簧板位于一安装面X(由虚线标明)上并处在与一接触件(图中未示明)作不接触状态时，沿图7中B-B线所截取的横剖图。长边的中心Q1、Q2位于长边10、11间弧形表面9的边缘上，并从安装面X上隆起。这是由于此表面9为弧形而不是平面的，是从平的弯曲部6与8上延伸出，换言之是由于这样的事实尽管这里的横剖面形状在脊5、7与长边10、11之间直是的，但这种横剖面的形状从弧形表面9的中心部分延伸到长边(边缘)10、11时则是弧形而不是直线的。这就是说，当弹簧板的四个面与安装面X接触时，长边的中心Q1、Q2便与安装面X分开。
图10是此开关弹簧板在安装状态下且弧形表面9的中心部由于操作力(压力)F而压下时，沿图7中B-B线截取的横剖图，其中上述压下的结果使得开关弹簧板的背面与一接触件(未示明)形成压力接触而由此能形成导电性。此时，长边中心Q1、Q2也被下压成与安装面X接触。要是此弹簧板处于图10所示的自由条件下，则此开关弹簧板便向上脱离开安装面X。
当从图9的状态变换为图10的从里面向外翻的状态，或从图10的从里面向外翻的状态变换为图9的原始状态时，就会有“卡搭”现象，也就是由于这种从里面向外换的现象致使操作力(压力)F突变。当重复这种状态变化时，上述操作力便成为长边中心Q1、Q2上的一种循环载荷。于是，当单一的循环是由从图9经图10至图9的状态变化构成，由于此开关弹簧板经受到几乎是无限次数循环的操作力的影响，从而此开关弹簧板也就受到几乎无限次数循环应力的影响。
但是，此种开关弹簧板是以四个角固定到安装面X上面安装好的。于是它会在未达到图10中状态时立即返回到图9中的状态。于是它起着开关作用。长边中心Q1、Q2所经受到的循环应力基本上与图9和图10间状态变化时的情形相同。
下面描述图1至3所示的本发明的开关弹簧板工作时所产生的力。
图4与图5是沿图2中A-A线截取的横剖图，它们分别和图9与图10相对应。长边中心Q1与Q2分别位于矩形的长边10与11的中心。在本发明的情形中，由于弯曲部16、19以及弯曲部22、25分别形成在长边10、11之间的两个位置上，于是在弧形表面26与长边10、11之间的横剖面形状便逼近脊18(脊24)与长边10之间的以及脊15(脊21)与长边11间的横剖面形状。结果是长边中心Q1、Q2实际没有同安装面X分开。于是，当在图4中弧形表面26以操作力(压力)F压下时，弧形表面26即变形至图5的状态，而包含着长边中心Q1、Q2的区域则保持基本不变。
结果是本发明的开关弹簧板在实际上绝不同于常规的开关弹簧板那样，受到基本上是无限次数循环应力的影响。
采用本发明的弹簧板，与横剖面构成三角形两边的开关弹簧板相比，就能更可靠地以支承或维持力来反抗压力F。此外，由于中心部处横剖面的弧形所产生的支撑或维持力，便仍能保持着开关功能。还由于构成一梯形的三个边的横剖面能够获得可挠性，故在这些边(边缘)上很少有可能形成裂纹。
工作实例现在对照图1、2与3进一步说明本发明弹簧板的一个工作例。图1、2与3所示的弹簧板包括第一弯曲部16，它具有从与相应矩形的第一短边(边缘部)1的中心点2相分开的一个第一点14延伸出的第一脊15，并且形成为趋近于连接着上述中心点2以及一第二短边(边缘部)3的中心点4的一条中心线；第二弯曲部19，它具有从中心点2相对侧上一第二点17延伸到上述第一点14，且形成为趋近于上述中心线；第三弯曲部22，它具有一个从与第二短边3上中心点4相分开的第三点延伸出的第三脊，且形成为趋近于上述中心线；以及一第四弯曲部25，它具有一个从中心点4的相对侧上一个第四点23延伸至第三点20的第四脊，且形成为趋近于上述中心线，同时有一弧形表面26形成在为前述第一至第四弯曲部所围绕的弹簧板的中心部分上。
本发明的开关弹簧板是由例如磷青铜或不锈钢的板材料形成，这种板材具有四边形的平表面形状，具体地说基本上是一种矩形或方形，它所具有的纵横比能够使弹簧板获得充分的刚性。板的边的相对长度可以略有不同，因而上边形状也可以包括梯形与类似形状。此种弹簧板的尺寸可以使之很小，只要这一尺寸能使弹簧板取得足够强度即可。
在本发明的弹簧板中，当其平表面取矩形时，弯曲部通常是形成在短边上。但要是这种形状是方形时，则弯曲部也可设在长边上。在矩形弹簧板情形，如果长边长对短边长的比率加大，则难以获得明显的“卡搭”现象。
在上述的本发明的弹簧板中，第一至第四脊15、18、21与24经形成为趋近中心线且相互间不相交。
要是此第一至第四脊15、18、21与24径形成为平行的或在一个方向上相互分开，就很难获得所需的“卡搭”现象。也就是说，当脊15与17，同时脊21与24都是平行的，即使是长边10、11的中心Q1、Q2甚至是在所述弧形表面部26被压下时也位于前述安装面上时，相对于压力下的可挠性也会加大而使支撑力丧失，从而难以形成“卡搭”现象。此外，当脊15与18，同时脊21与24在趋向中心部时分散开，则长边中心Q1、Q2便与安装面分开。结果在脊15与18，同时脊21与24相互相交时，就趋进于图6的构型，而出现产生裂纹的问题。
在本发明的开关弹簧板中，有关此第一至第四脊的方向(相对于中心线的角度)、高度与长度以及所述弧形表面的高度与宽度，都可以根据例如开关弹簧板在使用时所需的“卡搭”现象加以适当地确定。
工作实例由长边长3.4mm、矩边长2.4mm与厚0.04mm的不锈钢材制作了10个图1所示的开关弹簧板。在这些开关弹簧板中，使弯曲部相对于连接两短边中心点的中心线为对称的，并使在四个位置处的弯曲线与相对中心线间的角度α为45°。
点14与17(20与23)间的间距b＝0.8mm，而相应的脊则有长度a＝0.5mm，高度c＝0.25mm。
在所有的上述开关弹簧板中，对弧形表面中心部进行压下与还原来产生“卡搭”现象的操作重复到10万次。结果无一开关弹簧板产生有裂纹。
比较实例用与上述第一工作例相同的长边长、短边长、厚度与材料制作了相同数量的，如图6所示的开关弹簧板。各相应的脊则有高度h＝0.25mm，长度i＝0.8mm。
对所有这样的开关弹簧板重复地进行了使弧形表面中心部压下并还原来产生“卡搭”现象的操作。在3万次重复操作的结果下，于长边10的中心部Q1、Q2处产生了图11所示的裂纹。
从以上所述可知，本发明的开关弹簧板件可以按四角平面形式制成，并在制造过程中可以由一道工序来完成压制作业。此外，极少有可能在此种板件边上的中心部位处形成裂纹。
权利要求
1.一种开关用弹簧板件，它由四角平面形的板料形成，它包括具有一个中心部的第一部，以及分别位于此第一部相对侧上的且有一个端边缘部的第二部与第三部，此第二与第三部有一对折线，它们以会聚的形式从上述端边缘部朝中心部延伸，使得此板簧件具有弹簧性质。
2.一种开关用弹簧板件，它由四角平面形的板料形成，同时具有一对相对侧，每一侧各有一对弯曲部，而每一个弯曲部都有一个在此板簧件延伸一预定长度的脊，使得这四个脊从此四角形平面板件中两个相对侧上的两点相互趋近；还具有在此板件中心部处的一个弧形部。
3.一种开关用弹簧板件，它由四角形平面材料经一道压制工序形成，并具有一个呈弧形部面的中心部以及在相对于此中心部横剖面的法线方向中相分开且具有带两个弯曲部的线形横剖面结构的端边缘部，使得此板簧件的横剖面能从上述中心部的弧形连续地变化成上述端边缘部处的一种梯形通道形。
4.一种开关用弹簧板件，它由四角形平面材料经一道压制工序形成，并在同时具体备这样的形状，使得从某个方向上到达相应平面上的推力受到此板簧件中心部分横剖面形状的阻挡，而相对于此中心部分横剖面法线方向相分开的端边缘部分则相对于这一推力具有可挠曲性。
5.如权利要求1至4之一所述的弹簧板件，特征在于所述四角形是具有足以用做弹簧件的刚性与弹性的矩形或方形。
6.权利要求1所述的弹簧板件，特征在于所述从相对端边缘延伸出的折线所延伸的量相当于此相对端边缘间距离的10～30％。
7.如权利要求2所述的弹簧板件，特征在于所述预定长度是所述两个相对侧之间距离的10～30％。
全文摘要
由四角平面形板料形成的开关用弹簧板件。它包括具有一个中心部的第一部以及分别位于此第一部相对侧上的且有一个端边缘部的第二部与第三部，此第二与第三部有一对折线，它们以会聚的形式从上述端边缘部朝中心部延伸而使此板簧件具有弹簧性质。或者使它具有一对相对侧，每侧各有一对弯曲部，而每个弯曲部都有一个在此板簧件上延伸一预定长度的脊，且使这四个脊从此板中两相对侧上的两点相互趋近；同时还使此板件中心处有一延形部。
文档编号H01H5/18GK1135087SQ9610251
公开日1996年11月6日 申请日期1996年2月17日 优先权日1995年2月24日
发明者增田政次 申请人:住友金属矿山株式会社, 富士电子工业株式会社