按钮操作式摇臂开关的制作方法

专利名称：按钮操作式摇臂开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及电开关，特别是，涉及按钮操作式电开关。更具体地说，本 发明涉及包括摇臂开关机构的按钮开关。
背景技术：
10 在诸如电气用具、设备和装置的电气应用中，电开关即使不是必不可少的，也是很基本的。在各种类型的公知开关中，使用最广泛的可能是按钮开 关和摇臂开关。摇臂开关通常包括可以在与不同的可选操作模式相对应的至少两个可选的稳定操作位置之间转换(toggle)的摇臂构件。按钮开关通常包 括线性致动的按钮，该按钮通过一定顺序的简单线性运动操作，例如通过按15下然后松开按钮来操作。包括摇臂型开关机构的按钮致动式开关是公知的。然而，由于摇臂开关 的内在致动力特性的原因，公知的按钮致动式摇臂开关的致动力特性不令人 满意。例如，从示出诸如图1所示的传统摇臂开关的致动力特性的图1A可 以看出，为了克服通常作为摇臂开关的一体部件的受弹簧偏压的摇臂构件的20惯性，必须施加阶跃致动力。使用者将感到作为致动力的反作用力而产生的 阻力。由于摇臂开关的内在弹簧偏压，该阻力将在摇臂开关进入下一稳定操 作模式之前消失。具有作为幵关核心的摇臂开关机构的按钮致动式开关也是公知的。在本 说明书中，为了方便而将这种开关称为"按钮致动式摇臂开关"。传统的按钮25致动式摇臂开关包括致动按钮，该致动按钮被弹簧偏压从而使该按钮在每次按压操作之后回到其弹簧中性位置。该按钮通常设计成使得在其朝向摇臂行
进预定距离之后，该按钮将遇到摇臂构件。当要改变传统按钮致动式摇臂开关的操作模式时，使用者必须按压按钮 直到摇臂开关转换。通常，初始按压是较轻且平稳的，使用者受到的初始阻 力是偏压弹簧的增量阻力。当按钮行进预定距离之后，它会遇到摇臂，因此 5如果要将摇臂驱动至下一操作模式，就必须克服摇臂的惯性。在该相遇时， 使用者将发觉阻力的突然增加。当摇臂已经到达临界的阈值位置时，由摇臂 引起的阻力将逐渐减小并消失，其中，超出阈值位置，摇臂就会自动进入下 一操作模式而不需要另外或附加的转换力。该突然增加或阶跃增加的阻力特性给予使用者一种常常不喜欢的粗糙10感觉。因此，理想的是提供可以减轻上述粗糙感觉的开关。由于大多数开关 装配在诸如插座或壁板的标准或预定尺寸的固定件上，所以如果致动感觉得 到改进的开关能够被设计紧凑，从而使该改进的开关可以装配在现有或标准 固定件上，这就更加有益。然而，由于摇臂开关通过使摇臂构件围绕其枢转 轴转换来操作，而按钮通常是沿着与摇臂构件的枢转轴基本垂直的纵向轴线15可运动的线性运动装置，所以在保持设计紧凑的同时在按钮与摇臂开关之间设置交界部件(interface means)或机构是一个挑战。 发明内容因此，本发明的一个目的在于提供按钮致动式摇臂开关部件，特别是具 20有缓解传统设计缺陷的阻力特性的按钮致动式摇臂开关。本发明的一个辅助 目的还在于提供一种用于通过按钮来操作摇臂开关的驱动交界部件或机构。 至少，本发明的一个目的在于为公众提供具有按钮致动式摇臂开关机构的电 开关的有用选择。概括地说，本发明教导一种按钮致动式摇臂开关，该按钮致动式摇臂开25关包括将按钮的运动转化成用于驱动摇臂开关机构的往复运动的驱动转化装置，并且该按钮致动式摇臂开关具有改进的阻力特性。
因此，提供了一种电开关，该电开关包括按钮、具有摇臂构件的摇臂开 关机构、弹性推动装置以及用于将按钮的运动转化成适于改变所述摇臂开关 机构的操作模式的运动的驱动转化装置，其中所述驱动转化装置作为所述按钮与所述摇臂构件之间的交界件(interface)进行操作，借此响应于所述按钮 5的运动、通过所述驱动转化装置可改变所述摇臂开关机构的开关模式，所述 弹性推动装置布置在所述按钮与所述摇臂开关机构之间，适于提供抵抗所述 按钮朝向所述摇臂构件的运动的弹性阻力，用于使所述按钮朝向弹簧中性位 置或零位移位置返回，并且用于向所述驱动转化装置提供附加的弹性阻力， 从而减小了为了使所述摇臂构件进行开关运动而克服所述摇臂构件的惯性所 10需的差动致动力。所述弹性推动装置操作成，有助于减小为了使所述摇臂构件进行转换运 动而克服所述摇臂开关机构的惯性所需的致动力的明显阶跃高度。所述弹性 推动装置通过使阻力在所述摇臂构件相遇之前逐渐增加而有利于上述情况。 优选的是，所述弹性推动装置在所述按钮上施加的弹性阻力在所述按钮 15从所述零位移位置朝向所述摇臂构件运动时是增量的，所述弹性阻力的增加 速度在所述按钮靠近所述摇臂构件时较高，而在所述按钮靠近所述零位移位 置时较低。所述两级弹性阻力会给予使用者有关所述按钮距转换位置有多近 的有用指示或反馈。优选的是，所述弹性推动装置的附加弹性阻力起作用而使所述驱动转化 20装置朝向中性位置返回，该中性位置远离所述摇臂开关机构的开关模式将进 行转换的位置。优选的是，所述附加的弹性阻力在所述按钮朝向所述摇臂构件运动时并 且在所述驱动转化装置遇到所述摇臂构件之前是正的，该弹性阻力在所述驱 动转化装置遇到所述摇臂构件之后并且在已经克服所述摇臂构件的惯性之后25是负的。该负作用力有助于使所述驱动转化装置和所述按钮返回至其零位移位置，因为一旦已经克服了惯性，对于大多数实际用途而言对实际阻力的感
觉就不再重要了。优选的是，在已经克服所述摇臂的惯性之后，但在所述摇臂构件被驱动 至将发生开关模式改变而不需要附加外部致动力的位置之前，所述弹性阻力 为负并且是减量的。5 在一优选实施方式中，所述驱动转化装置包括可围绕枢转轴线枢转运动的摆状构件，该摆状构件包括可围绕所述枢转轴线在所述摇臂开关机构的开 关模式改变的位置之间进行枢转运动的驱动头。当所述按钮处于其弹簧中性 位置时，所述摆状构件处于其枢转中性位置。在该枢转中性位置处，所述摆 状构件是所述摇臂开关机构将进行转换的中间位置。10 优选的是，所述摆状构件的枢转轴线基本与所述按钮的运动方向垂直。在一优选实施方式中，所述弹性推动装置包括第一弹性推动装置和第二 弹性推动装置，所述第一弹性推动装置适于使所述按钮朝向其弹簧中性位置 或零位移位置返回，而所述第二弹性推动装置适于使所述驱动转化装置朝向 枢转中性位置返回，其中该枢转中性位置是将通过所述驱动转化装置改变所15述摇臂开关机构的开关模式的中间位置。优选的是，在所述按钮从中性位置朝向转换位置运动了预定位移之后， 但在所述驱动转化装置遇到所述摇臂构件之前，所述第二弹性推动装置开始 参与向所述按钮提供附加的弹性阻力，所述转换位置是不需要其它外力来改 变所述摇臂开关机构的操作模式的一个位置。20 优选的是，在不需要附加力来改变所述摇臂开关机构的操作模式之后，抵抗所述按钮朝向所述摇臂构件的运动的推动阻力是增量的。优选的是，所述弹性推动装置包括第一弹簧推动部件和第二弹簧推动部 件，所述第一弹簧推动部件操作以使所述按钮返回其零位移位置，而所述第 二弹簧推动部件适于，在所述第一弹簧推动部件已经朝向改变所述摇臂开关25机构的操作模式的位置抵抗所述按钮而作用了预定位移之后，但在到达该位 置之前，施加抵抗所述按钮的推动阻力。 优选的是，所述第一弹簧推动部件和第二弹簧推动部件适于，在所述按 钮朝向改变所述摇臂开关机构的操作模式的位置运动时但在遇到所述摇臂开 关机构的阻力之前提供抵抗所述按钮的增量阻力。优选的是，所述第一弹簧推动部件的阻力是反作用力，基本与所述按钮 5的被施加的致动力的方向平行，所述第二弹簧推动部件的阻力与所述被施加 的致动力成锐角。在一优选实施方式中，所述第一弹簧推动部件包括一对可弹性变形的支 脚，它们围绕所述按钮的轴线基本对称布置，并且提供抵抗所述按钮的线性 致动运动的阻力。10 优选的是，在所述驱动转化装置遇到所述摇臂构件之后，所述第二弹簧推动部件弹性变形地远离所述摇臂开关机构的所述摇臂构件，并且在所述按 钮朝向所述摇臂构件运动了预定位移之后，所述第二弹簧推动部件的弹性变 形起作用而阻挡所述驱动转化装置的枢转运动。优选的是，所述驱动转化装置包括具有枢接端部和可旋转端部的摆状驱15动件或摆状构件，所述驱动件的所述可旋转端部相对于所述枢接端部可枢转 运动，所述驱动件的所述可旋转端部和所述摇臂开关机构的所述摇臂构件共 同构造成使得当所述驱动件的所述枢接端部响应于所述按钮的致动运动而朝 向所述摇臂构件运动时，所述可旋转端部将朝向致动位置旋转，从而所述摇 臂构件将被朝向改变所述摇臂开关机构的操作模式的位置驱动。20 优选的是，所述摇臂构件可围绕摇臂轴(axis)枢转运动，所述摇臂构件包括一对关于所述摇臂轴对称的突出臂，所述摆状驱动件包括一对关于所 述枢接端部对称的驱动头，所述驱动转化装置的驱动头和所述摇臂构件的突 出臂布置成，使得所述摇臂构件的突出臂被对应的驱动头交替驱动，用以转 换所述摇臂开关机构的操作模式。2

下面将通过实施例并参照附图进一步详细说明本发明的优选实施方式， 附图中图1是表示传统摇臂幵关机构在受到致动力Fw时的内部结构的剖视图； 图1A是表示使图1的摇臂开关机构转换到下一操作模式所需的致动力 5的力-位移图，以致动力的向下位移作为基准；图2是表示本发明的第一优选实施方式的电开关的更重要的部件的分解图；图2A是图2的优选实施方式中使用的合适的弹性推动件的第一实施例 的放大立体图； 10 图2B表示合适的弹性推动件的第二实施例；图2C表示合适的弹性推动件的第三实施例； 图2D表示合适的弹性推动件的第四实施例；图3表示图2的开关在组装并处于其第一操作模式时的剖视图，其中按 钮处于其零位移位置do并受到致动力F; 15 图3A是图3的开关的立体图；图4表示图3的开关，其中按钮从零位移位置向下移动距离山，在该位 置，摆状驱动件的驱动头正好与摇臂构件的突出臂接触，并且图4A是图4 的开关的立体图；图5表示图3的开关，其中按钮处于位移d2，在该位置，驱动件已经到 20达这样的位置，在该位置其受到来自弹性推动件的二次回复阻力，但仍与摇 臂构件的突出臂接触，并且图5A是图5的开关的立体图；图6表示图3的开关，其中按钮处于位移d2+S，在该位置，即使没有外 部施加的致动力，摇臂构件也正好将要旋转到下一操作模式，并且图6A是 图6的开关的立体图； 25 图7表示图3的开关，其中按钮处于位移d3，在该位置，摇臂构件处于进入下一操作模式的途中，并且图7A是图7的开关的立体图； 图8表示图3的开关，其中按钮处于位移d4，在该位置，摇臂构件己经 到达下一操作模式，并且图8A是图8的开关的立体图；图9表示图3的开关，其中摇臂开关处于第二操作模式并且按钮回到其 零位移位置；5 图10A是传统的按钮式摇臂开关的力-位移图，表示施加的致动力与按钮的整个行进范围的关系；图10B是力-位移图，表示由于图2A的弹性推动件的第一弹簧推动部件 而引起的示例性力-距离特性；图10C是力-位移图，表示由于图2A的弹性推动件的第二弹簧推动部件 io而引起的示例性力-距离特性；图10D是示例性力-位移图，表示本发明的开关的合成致动力、以及弹 性推动件的弹簧推动部件和摇臂构件的单独阻力；图11是表示本发明第二优选实施方式的分解图；图12是表示图11的开关的剖视图，其中接触致动件处于其初始稳定位 15置，按钮处于弹簧中性位置；图13表示图12的开关，其中接触致动件运动至一位置，从而驱动件旋 转至使其开始在摇臂开关的摇臂构件上进行作用的位置；图14表示图13的开关，其中接触致动件运动至一位置，从而驱动件旋 转至使其由于弹簧推动件的第二弹性推动部件而通过弹性回复力进行作用的 20 位置；图15表示图13的开关，其中在按钮接触致动件向下运动之后，摇臂构 件通过驱动件旋转至下一操作模式；和图16表示图15的开关，其中按钮返回图12的中性位置，但摇臂构件 转换至下一操作位置。2具体实施例方式
图1示出了典型的摇臂开关100。摇臂开关包括摇臂构件110和开关机构。摇臂构件被构造并布置成使其可将开关机构的可动电触点驱动至至少第 一操作位置和第二操作位置，从而可形成第一和第二可选连接。当然，摇臂开关可具有两个以上的操作模式。摇臂构件110围绕摇臂轴(axis) 130枢转 5安装并受到内部弹簧的偏压，从而一旦摇臂构件运动至临界阈值位置，内部 弹簧偏压就会使摇臂构件运动至下一操作模式而不需附加的外力。在摇臂构 件运动至一操作模式之后，它会留在该操作模式直到其操作模式被进一步转 换。图lA表示传统摇臂开关的典型的致动力-位移图。如图所示，当初始施io加致动力以克服摇臂开关的受弹簧偏压的摇臂构件的惯性时，产生最大致动 力。需要该最大致动力使摇臂构件围绕其枢转轴线或摇臂轴线进行初始运动， 使得摇臂构件将从中性位置枢转运动至将改变摇臂开关的操作模式的转换位 置。使摇臂构件到达转换位置或者完成操作模式改变所需要的随后继续的力 逐渐减小并且在到达临界阈值位置时变得可以忽略。 一旦到达该临界阈值位15置，摇臂构件的内部弹簧偏压就会取而代之完成转换，并且不需要任何附加 外力来使摇臂构件完全改变其操作模式。在所示的力图中，力Fn代表使按紐 向下运动距离D所需的最小垂直致动力特性。包括按钮致动式摇臂开关机构的电开关是公知的。这种开关通常包括按 钮、摇臂开关机构以及用于将按钮与摇臂开关机构的摇臂构件互连的驱动转20化装置。驱动转化装置也用于将按钮的线性运动转化成用于将摇臂构件驱动 至不同操作位置的旋转运动或枢转运动。对于传统的按钮式摇臂幵关，使用 者在改变开关操作模式的过程中感到或遇到的阻力大致如图IOA所示。从图 10A中明显看出，在初始遇到摇臂时阻力存在阶跃增加或阶梯式增加。在图10A的力图中，用0至d4代表图9的电开关的按钮的整个位移范25围。位置0和d4分别与按钮的零位移和最大位移对应。这些位置有时分别称 作静止位置和完全压下位置。从该力图中明显看出，当使用者朝摇臂构件按
下按钮210从而使操作模式改变时，使用者会感到逐渐增加的阻力直到按钮 移动了预定距离山。在该位置dp驱动转化装置遇到摇臂构件，如果要使摇 臂构件运动至下一稳定操作位置，就必须克服摇臂的阻力惯性。此惯性克服 力如在图10A的d2所示那样是一个突然阶跃。因此，使用者将感到阻力的突5然增加或阶跃增加。该阻力在位移位置(12和d3之间将逐渐减小并且将在已经 通过临界阈值位置时在位移点d3处重新出现正斜率(即，正增量)。这是因 为在d3处，用于使按钮返回其中性位置的偏压弹力取而代之而作为残余阻力 出现。该偏压弹力将存在直到按钮在位置d4处完成其整个位移范围。在以下描述中，将使用共同的附图标记来指代共同或等同的部件，除非 10上下文另外要求。在图2至图9中，示出了按钮式摇臂开关10的第一优选实施方式。电 开关IO包括摇臂开关机构100、包括按钮交界帽200的按钮部件、弹性推动 组件300、驱动转化件400和主壳体500。虽然在该实施例的开关中的不同部 件容纳在主壳体500中以方便安装和隔离，但应理解该开关可安装成装置或15设备的一部分。摇臂开关100可以是传统的设计，例如是图l的摇臂开关。当然，也可 以利用其它的随着时间推移而可用到的适当或新型的摇臂开关而不丧失一般 性。与图l的摇臂开关相似，摇臂开关100包括摇臂构件110和接触致动式 摇臂开关组件。接触致动式摇臂幵关组件(或简称摇臂开关机构)可包括可20操作以利于形成或断开多个可选的电路连接的电接触构件120。具体的连接 通常取决于摇臂构件110的即时稳定位置。例如，可通过单个摇臂开关机构 提供两个或三个可选的电路连接。通常在摇臂开关中设置弹簧组件。该弹簧组件设置成用于推动摇臂构件 的电接触构件使其一旦运动到稳定操作位置就保持在该位置。弹簧组件还起25到一旦在摇臂构件运动至临界阈值位置时就使接触构件运动至下一操作位置 的双重功能。通常，弹簧组件包括螺旋弹簧140，该螺旋弹簧装配在摇臂构
件的中空体内并且其轴线与摇臂轴130基本垂直。当然，其它弹性推动部件 也可以提供相同或等同的用途。摇臂构件110包括具有一对摇臂112的摇臂体111。摇臂112关于摇臂 体的中间枢转轴线对称布置。每个摇臂的横向端部从摇臂体向上突出并朝向 5按钮延伸。按钮部件包括按钮构件和按钮交界帽200。按钮交界帽200包括具有接 触表面210的主体。接触表面210的上侧和下侧分别用于与按钮构件交互作 用并且用于将按钮构件的向下运动传递至摇臂构件。按钮交界帽200的主体 提供分布式接触表面，该分布式接触表面用于与弹性推动组件300交互作用 io并且用于提供对将在下面描述的驱动转化件的枢转运动的枢转支撑。应注意， 按钮交界帽200的主体和开关的主壳体500 —起形成协作引导部件，从而按 钮可在模式改变操作期间沿着预定方向滑动进出主壳体，即，朝向和远离摇 臂构件线性滑动。本实施方式的弹性推动装置包括布置在按钮交界帽200与摇臂构件110 15之间的弹性推动组件300。弹性推动组件包括第一弹性装置320和第二弹性 装置330。第一弹性装置320用于提供弹性回复推动力，从而按钮或按钮交 界帽在被松开之后将从压下位置返回初始弹簧中性位置或零位移位置d。。该 第一弹性推动装置还通过在按钮朝向摇臂构件行进但在遇到摇臂构件之前引 入抵抗按钮运动的增量阻力，而有助于减轻使用者在致动按钮式摇臂开关的 20过程中由于摇臂开关的致动力特性而感受到的突然和粗糙。通过在按钮朝向 摇臂构件运动时逐渐增加阻力，阻力阶跃的高度，即dl处的突然阶跃将减小， 并且使用者将感受到较好的"感觉"。从而，该弹性推动组件300的第一弹性推动装置在本发明中提供多种用 途。首先，该第一弹性推动装置提供了抵抗会引起操作模式改变的按钮运动 25的增量阻力，例如可变阻力。具体地说，该阻力的存在使得使用者基本上沿 着按钮的整个位移范围都可感觉到阻力。其次，第一弹性推动部件提供用于
使按钮在被松开时返回其零位移位置的弹性弹簧偏压。第三，第一弹性推动装置提供附加的增量阻力以使摇臂致动力的阶跃间隙变窄，如下所述。图2A、 2B、 2C和2D示出了合适的弹性推动组件的实施例。当然，可采用其它合适 形式的弹性推动组件而不丧失一般性。而且，当在本说明书中描述组件时， 5应理解，使用该术语只是为了方便。当然，弹性推动组件可形成为单个单元 或分布式部件。第二弹性推动装置330用于在按钮朝向摇臂构件运动但在遇到摇臂构件 之前提供抵抗按钮的附加的弹性阻力。该阻力是增量的，从而使克服摇臂构 件的惯性所需的附加致动力或差动致动力的阶跃高度减小。io 为了在仍然保持紧凑设计的同时从附加增量阻力中受益，在按钮交界帽200与摇臂构件100之间布置包括用于将按钮的线性运动转化成旋转或枢转 驱动运动的驱动转化件400的驱动转化装置。如图2A所示，弹性推动组件300的一实施例包括平台构件310和一对 弹簧构件320。该对弹簧构件布置在平台构件下方的横向侧上。每个弹簧构15件都是螺旋弹簧，弹簧轴线与致动力的方向基本平行，从而当按钮压下时， 螺旋弹簧被压縮。当按钮松开时，弹簧构件中的存储能量会提供回复弹力以 使按钮返回弹簧零位置。当然，可修改弹簧构件使它们在按钮致动期间拉伸 而不是压縮。图2B表示弹性推动组件300A的变型，该变型具有中央布置的 单个螺旋弹簧来代替图2A的横向偏移(laterally displaced)的弹簧构件。螺20旋弹簧可具有矩形截面而不是所示的圆形截面。图2C表示示例性弹性推动 组件300B的另一变型，其中用一对关于金属板的中心对称并且从金属板分 叉的弹性支脚来代替图2A的弹簧构件。图2D表示包括平台构件和一对弹性 支脚的又一示例性弹性推动组件。在该设计中，所述平台构件和一对弹性支 脚是可分离的，这有利于可以单独调整两个部件的弹力以增强灵活性。25 为了在改变摇臂开关的操作模式的过程中提供抵抗按钮的附加的增量 阻力从而使上述阻力阶跃或差动变窄，弹性推动组件300提供附加弹簧装置。
该附加弹簧装置适于满足上述第二弹性抵抗装置的要求，并且在这里为了方便而称为第二弹簧装置。在该实施例中，平台构件310由诸如钢板的弹性材料形成，并且制成为薄金属板。第二弹簧装置包括一对与金属板一体形成并悬置于金属板上的弹簧臂330。从图2A可以看出，弹簧臂330在其一个纵向 5端部处与金属板接合并朝向金属板的另一纵向端部延伸。所述一对弹簧臂的 自由端彼此相对并接近。换言之，所述一对弹簧臂基本共线并与金属板的纵 向轴线平行。驱动转化装置包括适用于将按钮的线性运动转化成旋转或枢转运动从 而有利于改变摇臂开关的操作模式的摆状的驱动转化件(或简称摆状构件)io 400。摆状驱动转化件400包括枢转安装在按钮交界帽200的壳体上的主体 410。在主体410的远离枢转轴线的远端处形成一对略微倒角的肩部420。对 肩部420进行倒角，使得主体的远端远离主体的中心线倾斜，从而主体的外 侧边缘比主体410的中部短。肩部从主体的中心线横向偏移并总是基本关于 枢转轴线对称。该横向对称有利于具有两个操作模式的图1所示类型的摇臂15开关的对称操作。下面将参照图3至图9说明图2的按钮操作式摇臂开关的操作。如图3 和图3A所示，按钮初始位于其零位移位置或弹簧中性位置dQ。在施加致动 力F时，由于第一弹簧装置，即弹簧构件320的原因，会遇到反作用力F2。 在图4和图4A中，按钮已经向下运动预定距离并处于位移山。在该位移处，20摆状驱动转化件400的右肩上的前边缘将开始与摇臂构件的对应突出头接 触。而且，驱动转化件的右肩部的后侧还与弹簧臂330的下侧接触。由于倒角肩部的向外倾斜坡度，当按钮被进一步压下时，驱动转化件将 类似于凸轮而在突出头上进行操作并且开始围绕其枢转轴线逆时针旋转。因 为驱动转化装置的肩部的后侧已经在位移位置d,处接触弹簧臂，所以当按钮25从位移dh被进一步压下至d2时，转化驱动件的附加旋转将易于使弹簧构件远 离金属板平面运动。由于弹簧构件铰接至金属板，所以弹簧臂330的自由端
将围绕弹簧臂330与金属板之间的接合部枢转。如图5和图5A所示，当按钮现在处于位移位置d2时，弹簧臂330围绕 枢转接合部顺时针枢转过角度a。由于弹簧臂330与弹性金属板一体形成， 所以当弹簧臂处于位移位置d2时，由力箭头F,代表的弹性推动力将作用在5弹簧臂上。在该位移处，使用者感受到的总阻力或总抵抗力F是力^&F2的 垂直分量的合力。本实施例中的位移位置d2选择为摇臂构件正好将要受到转 换力的位置。角位置a也设定为弹簧臂可枢转的最大角。该最大角位置通过 布置在按钮的主壳体上的限制装置设定，该限制部件例如呈防止弹簧构件 330的进一步前进的顶板的形式。总之，致动源和阻力如下-io (a) F，使用者施加在按钮上的致动力；(b) F2，由于弹性推动组件的弹簧构件320而产生的向上阻力,-(c) Fp当弹簧臂旋转角度a时作用在弹簧臂上的力。在图6中，按钮己经进一步向下运动了附加位移S，现在处于位移d2+S, 其中5是无限小的值。在该位移位置处，已经利用施加的用以克服摇臂构件 15的初始转动惯性的足够的力按下按钮，从而摇臂构件将幵始围绕其轴线枢转。 与垂直线成角度Y的由力箭头F3代表的阻力是通过按钮壳体作用在驱动转化 件的肩部的后边缘上的附加力，其提供了克服摇臂构件的惯性的附加阈值力。 在该位移处，使用者感受到的总阻力或总抵抗力F是力Fp F2&F3的垂直分量的合力。20 在图7中，按钮在位移(13处示出。在该位移处，摇臂构件已经到达临界阈值位移，从而其将自动完成模式改变转换运动而不需要附加的外力。按钮致动机构构造成使得按钮可从位移位置d3进一步向下运动直到底部终端d4。 提供了附加的自由位移范围(本实施例中为(13至(14),例如用于容纳摇臂构件的临界阈值位移的偏差或者适合摇臂构件特性由于时间流逝而引起的容25差。在该阶段，由弹簧臂330引起的弹性力将作用而使驱动转化件400返回 其初始零位移位置。
在图8中，按钮示出在位移d4处。在该位移处，摇臂构件110已经完成 操作模式改变并且弹簧臂330会继续将驱动转化件顺时针驱动回初始位置。在图9中，按钮在松开之后已经通过弹簧构件330回到零位移位置d0。 在该位移位置，摇臂构件已经完成操作模式改变并且弹簧臂330已经使驱动 5转化件返回初始起动位置。图10D中示出使用者在上述操作模式改变过程中感到的整体阻力F。图 10D的力图是以下3个力的合力，即由弹簧构件320产生的、如图10B所 示随着do至d4之间的位移而增加的力F2;作用在弹簧臂330上的、在d,至 d2之间为增量并且之后由于限制装置而保持不变的抵抗力F,的垂直分量；以 io及通过驱动转化件的肩部的后边缘作用在按钮壳体上的附加力F3的垂直分 量。为了简单起见，假定作用在铰接部上的力是可以忽略的。应理解，已经 大大减小了图IOA所示的阻力阶跃的高度山。参照图11至图16，示出了本发明的电开关的第二优选实施方式，其呈 包括按钮致动式摇臂开关机构的可换向插座的形式。在以下描述中，因为主 15操作部件大致是类似的，所以为了简洁方便，除非上下文另外要求，在适当 时与上述第一优选实施方式类似、相同或等同的部件将用相同的附图标记标 识。与第一优选实施方式的开关10类似，电开关20包括摇臂开关机构100、 包括按钮交界帽200的按钮、弹性推动组件300、驱动转化装置400和主壳20体500。与第一优选实施方式类似，弹性推动组件包括第一弹簧推动装置和 第二弹簧推动装置。第一弹簧推动装置提供与按钮的向下运动量相当的增量 阻力并且举例表示为一对弹簧构件320。第二弹簧推动装置举例表示为一对 悬置的弹簧臂构件330,它们的相应固定端布置在示例性弹簧状金属板310 的横向翼的端部附近，而自由端朝向彼此指向。25 可换向插座还包括活动接触构件和固定接触构件，它们的连接通过摇臂开关机构转换。图11至图16表示通过按钮使活动摇臂构件110从第一开关
位置运动到第二幵关位置的操作顺序。该操作顺序与图2至图9所示的基本 相同，这里不再重复。虽然已经参照上述实施例或优选实施方式说明了本发明，但应理解，它 们是辅助理解本发明的实施例，并不是为了加以限制。本发明的范围应该从5上述优选实施方式中(在适当时或在上下文需要时参照附图)确定和/或推断。具体地说，对于本领域技术人员明显或普通的变型或修改，以及在这之上的 改进应该被认为落在本发明的范围和界限内。另外，虽然已经参照孤立式开关和壁插座式开关说明了本发明，但应理 解本发明无论是否进行修改都可应用于其它类型的开关而不丧失一般性。而10且，尺寸和位移的参考只是用于对比而不是为了加以任何限制。
权利要求
1.一种电开关，该电开关包括按钮；具有摇臂构件的摇臂开关机构；弹性推动装置；以及用于将所述按钮的运动转化成适于改变所述摇臂开关机构的操作模式的运动的驱动转化装置，其中，所述驱动转化装置作为所述按钮与所述摇臂构件之间的交界件进行操作，借此可通过所述驱动转化装置响应于所述按钮的运动而改变所述摇臂开关机构的开关模式，所述弹性推动装置布置在所述按钮与所述摇臂开关机构之间，适于提供抵抗所述按钮朝向所述摇臂构件的运动的弹性阻力，用于使所述按钮朝向弹簧中性位置或零位移位置返回，并且用于向所述驱动转化装置提供附加的弹性阻力，从而减小了为了使所述摇臂构件进行开关运动而克服所述摇臂构件的惯性所需的差动致动力。
2.根据权利要求1所述的电开关，其中，所述弹性推动装置在所述按钮上施加的弹性阻力在所述按钮从所述零位移位置朝向所述摇臂构件运动时 是增量的，所述弹性阻力的增加速度在所述按钮靠近所述摇臂构件时较高， 而在所述按钮靠近所述零位移位置时较低。
3. 根据权利要求1或2所述的电开关，其中，所述弹性推动装置的附 20加弹性阻力起作用而使所述驱动转化装置朝向一中性位置返回，该中性位置远离所述摇臂开关机构的开关模式将进行转换的位置。
4. 根据权利要求3所述的电开关，其中，所述附加的弹性阻力在所述 按钮朝向所述摇臂构件运动时，并且在所述驱动转化装置遇到所述摇臂构件 之前是正的，该弹性阻力在所述驱动转化装置遇到所述摇臂构件之后并且在25已经克服所述摇臂构件的惯性之后是负的。
5. 根据权利要求4所述的电开关，其中，在已经克服所述摇臂的惯性之后，但在所述摇臂构件被驱动至将发生开关模式改变而不需要附加外部致 动力的位置之前，所述弹性阻力为负并且是减量的。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的电开关，其中，所述驱动转化装置包括可围绕枢转轴线枢转运动的摆状构件，该摆状构件包括可围绕所述枢5转轴线在所述摇臂开关机构的开关模式改变的位置之间进行枢转运动的驱动 头。
7. 根据权利要求6所述的电开关，其中，所述摆状构件的枢转轴线基 本与所述按钮的运动方向垂直。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的电开关，其中，所述弹性推动装 io置包括第一弹性推动装置和第二弹性推动装置，所述第一弹性推动装置适于使所述按钮朝向其弹簧中性位置或零位移位置返回，所述第二弹性推动装置 适于使所述驱动转化装置朝向枢转中性位置返回，该枢转中性位置是将通过 所述驱动转化装置来改变所述摇臂开关机构的开关模式的中间位置。
9. 根据权利要求8所述的电开关，其中，在所述按钮从中性位置朝向 15转换位置运动预定位移之后，但在所述驱动转化装置遇到所述摇臂构件之前，所述第二弹性推动装置开始操作以向所述按钮提供附加的弹性阻力，所述转 换位置是不需要其它外力来改变所述摇臂开关机构的操作模式的一个位置。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的电开关，其中，在不需要附加力 来改变所述摇臂开关机构的操作模式之后，抵抗所述按钮朝向所述摇臂构件20的运动的推动阻力是增量的。
11. 根据权利要求l所述的电开关，其中，所述弹性推动装置包括第一 弹簧推动装置和第二弹簧推动装置，所述第一弹簧推动装置操作以使所述按 钮返回其零位移位置，而所述第二弹簧推动装置适于，在所述第一弹簧推动 装置已经朝向改变所述摇臂开关机构的操作模式的位置抵抗所述按钮作用了25预定位移之后但在到达该位置之前，施加抵抗所述按钮的推动阻力。
12. 根据权利要求11所述的电开关，其中，所述第一弹簧推动装置和 第二弹簧推动装置适于在所述按钮朝向改变所述摇臂开关机构的操作模式的 位置运动时但在遇到所述摇臂开关机构的阻力之前提供抵抗所述按钮的增量 阻力。
13. 根据权利要求11所述的电开关，其中，所述第一弹簧推动装置的5阻力是反作用力，且基本与所述按钮的被施加的致动力的方向平行，所述第 二弹簧推动装置的阻力与所述被施加的致动力成锐角。
14. 根据权利要求13所述的电开关，其中，所述第一弹簧推动装置包 括一对可弹性变形的支脚，它们围绕所述按钮的轴线基本对称布置，并且提供抵抗所述按钮的线性致动运动的阻力。 io 15.根据权利要求14所述的电开关，其中，在所述驱动转化装置遇到所述摇臂构件之后，所述第二弹簧推动装置弹性变形地远离所述摇臂开关机 构的所述摇臂构件，并且在所述按钮朝向所述摇臂构件运动预定位移之后， 所述第二弹簧推动装置的弹性变形起作用以阻挡所述驱动转化装置的枢转运 动。
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16.根据前述权利要求中任一项所述的电开关，其中，所述驱动转化装置包括具有枢接端部和可旋转端部的摆状驱动件或摆状构件，所述驱动件的 所述可旋转端部可相对于所述枢接端部枢转运动，所述驱动件的所述可旋转 端部和所述摇臂开关机构的所述摇臂构件共同构造成使得当所述驱动件的所 述枢接端部响应于所述按钮的致动运动朝向所述摇臂构件运动时，所述可旋20转端部将朝向致动位置旋转，从而所述摇臂构件将被朝向改变所述摇臂开关 机构的操作模式的位置驱动。
17.根据权利要求16所述的电开关，其中，所述摇臂构件可围绕摇臂 轴枢转运动，所述摇臂构件包括一对关于所述摇臂轴对称的突出臂，所述摆 状驱动件包括一对关于所述枢接端部对称的驱动头，所述驱动转化装置的驱25动头和所述摇臂构件的突出臂布置成，使得所述摇臂构件的突出臂被对应的驱动头交替驱动，用以转换所述摇臂开关机构的操作模式。
全文摘要
本发明涉及一种按钮操作式电开关。该电开关包括按钮、具有摇臂构件的摇臂开关机构、弹性推动部件、以及用于将按钮的运动转化成适于改变所述摇臂开关机构的操作模式的运动的驱动转化装置，所述弹性推动部件提供抵抗所述按钮朝向所述摇臂构件的运动的弹性阻力，并且用于提供附加的弹性阻力，从而减小克服所述摇臂构件的惯性所需的明显差动致动力。
文档编号H01H13/50GK101120422SQ200680002967
公开日2008年2月6日 申请日期2006年1月23日 优先权日2005年1月21日
发明者李国杰 申请人:奇胜亚洲集团有限公司