专利名称：转动步进开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转步进开关。
按照本发明的旋转步进开关包含具有一条共同轴线同轴地设置在一起的一个驱动层和至少两个开关层，每个所述开关层具有一个壳体、一个支承在壳体内围绕着轴线转动的转子、多个设置在壳体内围绕着转子的静开关接点、和一个装在转子上转动以与一个或多个静开关接点接触或脱开来实现开关的动开关接点，所述转子是分立的并且是同轴地接合在一起以实现同时转动；所述驱动层具有一个壳体和一个支承在壳体内实现角运动以围绕轴线沿驱动方向按步进方式转动转子来实现开关的可往复角运动的驱动件；与驱动件相关联的用于驱使驱动件给转子传递步进驱动的单向离合器；和与转子相关联的用于止动转子使之在驱动件反转时不能沿非驱动方向转动的单向止动装置。
优选的是，单向离合装置设置在驱动层与相邻的开关层之间。
更优选的是，单向离合装置设置在驱动层的驱动件与相邻的开关层的转子之间。
特别优选的是，驱动件和相邻的转子具有在驱动方向上啮合、在非驱动方向上脱开的相互啮合的非对称的齿。
在一个优选的结构中，单向止动装置整个地设置在所述开关层之一中。
更优选的是，单向止动装置设置在相应的转子与至少一个相应的静开关接点之间。
特别优选的是，转子具有至少一个用于在非驱动方向上与该至少一个静开关接点啮合而在驱动方向上与其脱开的径向伸展的非对称齿。
在一个优选的装置中，各个转子在轴向上通过插入连接方式同轴地接合在一起。
更优选的是，转子中之一具有一个端部突出部，另一个转子具有一个用于容纳接合该突出部的端孔，所述突出部和孔具有非园形的横截面。
在一个优选的实施例中，所述至少两个开关层在驱动层的一侧上一个接一个同轴地设置。
更优选的是，所述至少两个开关层是分立的并通过止卡扣装接同轴地固定在一起。
优选的是，驱动层和所述至少两个开关层是分立的并通过卡扣装接同轴地固定在一起。
优选的是，各层之间或每对层之间的卡扣装接通过设在一个层上的突出部和设在另一个层上的开孔、并通过突出部穿过所述的开孔与之卡扣装接来实现。
更优选的是，突出部具有一个类似钩的形状。
优选的是，突出部沿基本上平行于轴线的方向穿过开孔。
在一个优选的实施例中，突出部设有一个邻接的凹槽，而开孔设有一个邻接的突出部，所述凹槽和突出部在相邻的突出部和开孔接合在一起时相互接合。
突出部和开孔设置在各层的两个相对侧的每一侧上是有利的。
旋转步进开关可包括至少一个附加的所述开关层，所述开关层设在所述至少两个开关层之间，相应的三个转子是分立的并同轴地接合在一起按基本上与所述至少两个开关层的转子之间的相同接合方式实现同时转动。
本发明将以举例的方式参照附图进行更详细的说明。在附图中
图1是按照本发明的旋转步进开关的第一实施例的顶视透视图；图2是图1的旋转步进开关的部份分解顶视透视图，示出其三个分立的层；图3是图1的旋转步进开关的完全分解的侧视透视图，示出其各个零件；图4是图3的旋转步进开关的主要零件的平面视图；图5是图3的旋转步进开关的侧面剖视图，示出了各零件的装配；图6是图3的旋转步进开关的看透的顶部透视图，示出中心各零件的轴向连接；图7是按照本发明的旋转步进开关的第二实施例的底视透视图；图8是图7的旋转步进开关的部份分解的底视透视图，示出其四个分立的层；图9是图2或图8的旋转步进开关的一个层的平面视图，示出电缆/电线趋近自夹紧开关接点的情况；图10是相应于图9的简化透视图；图11是相应于图9的平面视图，示出电缆/电线最终连接到自夹紧开关接点上的情况；和图12是相应于图11的简化透视图。
首先参照图1至图6，示出了实施本发明的第一种旋转步进开关9，该开关9包括由一个基层(驱动层)11、一个中间层(开关层)12和一个顶层(开关层)13组成的塑料的本体10，各层通过卡扣装接同轴地接合在一起。基层11具有一个顶端敞开的壳体，所述的壳体具有一个在其内整体成形的直立的中心轴14和一个整体成形的带螺纹的侧管15，该管15用于与带螺纹的黄铜螺帽16一起按本专业技术领域公知的方式把装配好的开关9装在电器(未示出)的壁上。基层由一个具有中心孔18的顶盖17封住。
开关9在基层11的壳体内装有步进驱动机构19，所述机构配有一个可往复角运动的驱动盘20，该盘具有一个用于可旋转地装在轴14上的中心孔21，盘20具有一个围绕孔21的中心直立的项圈22，该项圈分成四个相同的象限，每个象限具有相应的倾斜的弧形顶部表面以形成四个接连的非对称的齿23的环。齿23伸展恰好通过顶盖17的孔18向上露出。盘20包括一个径向外伸的、伸展角度约为90°的边缘部份24，拉链25固定在其上。拉链25穿过管15伸出，供使用者拉动以便转动盘20。螺旋弹簧26装在轴14上，用于驱使盘20向上顶靠顶盖17，并用于偏置盘20对抗由拉链25导致的转动，以使随后将盘20回复到原始的静止角度位置上。盘20的这种转动通过边缘部份24的相对端部碰到一对整体成形在基层11的相对侧上的相应的钩状的侧边突出部60而在任一方向上限制在约90°的角度内，所述突出部60向上伸展越过顶盖17。按照这种结构，驱动机构19在每次拉动拉链25时提供一个90°角步进动作。
开关9在中间层12的壳体内包括一个第一开关机构30，该机构配有一对在直径上对置的静开关接点31A和31B，所述接点安置在中间层12的相应的相当地成形的凹槽32内，还配有一个装在筒状的直立转子34上的动开关接点33。静开关接点31A和31B通过相应弯曲的铜片形成，这些接点具有相对于转子34的相应的上、下接触指35A和35B。每一个凹槽32在其外侧有一个开口36以给要连接到相应的静开关接点31A/31B的电缆/电线提供进入通路。
转子34在其长度的大致中间位置有一个与之整体成形的伸展大约135°的凸缘37。动开关接点33用大致上是圆柱形的铜环制成，它具有一个园形的上面部份33A和一个伸展约225°的部份园形的下面部份33B。动开关接点33同轴地装在转子34上，使得下面部份33B在角位置上与转子的凸缘37互补。转子34跟动开关接点33一起同轴地刚好放置在中间层12的中心凹槽38内，一个静开关接点31A的上接触指35A和另一个静开关接点31B的下接触指35B分别支靠在转子34的动开关接点33的上下面部份33A与33B分别贴靠在其上的上下半部上。
转子34的上端具有一个非园形的孔50(见图6)。转子34的下端分成四个相同的象限，它们具有相应倾斜的弧形的下表面以形成四个接连的非对称齿39的环。这些齿39与盘20上的齿23互补，使得在转子34和盘20同轴地啮合在一起时，齿39和齿23相互啮合形成一个单向离合器(棘轮)，使盘20能够与转子34啮合并在接动拉链25时使转子34按一个(驱动)方向而不是按相反的(非驱动)方向转动。在所述相反方向，当转子34被卡住不能反向转动时(在以后将详细说明)，盘20在弹簧26的扭力作用下反向转动回到原来的静止角位置，此时，盘20上的齿23在弹簧26的轴向推动作用下后退以与当时是静止的齿39脱开并滑过其上面(单向离合器滑动)。在此结构中，每次当拉动拉链25时，转子34利用盘20在驱动机构19每次的角步进作用步进地转过90°。由此，转子34具有四个稳定的角位置，因而，第一开关机构30具有四个相应的开关状态。
在转子34的所有的四个位置上，静开关接点31A的上接触指35A总是与动开关接点33的上面部份33A接触，这是因为上面部份33A是圆形的(360°)，在转子34的另一端(下端)上，另一个静开关接点31B的下接触指35B只有当转子34处于四个角度位置的三个位置上时而不是处于其余的角度位置上时与动开关接点33的部份圆形(225°)的下面部份33B接触。因此，第一开关机构30在所述三个角度位置上跟转子34具有三个接通状态，而只有一个在其余角度位置上的与转子34断开的状态。
在开关断开状态中，一个等于供电电压的电位差可能出现在静开关接点31A与31B之间，因此，此电位差也跨在与相关联的上面部份33A与接触指35B之间的间隙上。伸展在上面部份33A与接触指35B之间的转子凸缘37是被设置来通过实际上延长了爬电路径以减少在这个间隙上产生任何意外的闪络或起弧的危险的。
开关9还在顶层13的壳体内包括一个第二开关机构40，该机构配有四个等角度间隔开设置的、放置在顶层13的相应的相当地成形的凹槽42内的静开关接点41A(X1)和41B(X3)，还配有一个装在大致呈园柱形的垂直转子44上的动开关接点43。每个静开关接点41A/41B是由一片铜片弯曲形成。静开关接点41A具有一个相对于转子44在上面的上接触指45A，而每个静开关接点41B具有一个下接触指45B。每个凹槽42在其外侧有一个开口46以给要连接到相应的静开关接点41A/41B的电缆/电线提供进入通路。
转子44在其长度的大致中间位置具有一个整体成形的基本上是360°的环形凸缘47。动开关接点43具有一个具四个等角度间隔开设置的悬垂的侧腿41A(X3)和41B(X1)的铜垫片，腿43B的长度为其它三条腿43A的大约两倍。动开关接点43同轴地设置在转子44上端上面，较短的腿43A刚好碰不到凸缘47，而较长的腿43B则穿过在凸缘47上的间隙到达转子44的下端。转子44与动开关接点43一起同轴地刚好放置在顶层13的中心凹槽48内，上接触指45A跟四条腿41A和41B的任一条接触，而下接触指45B有选择地与较长的腿43B接触。
转子44的下端具有一个其横截面相应于前述转子34的孔50的用于从上面装入孔50内的非园形横截面的底部突出部51，从而将两个转子34和44通过插入连接方式同轴地接合在一起，使得上转子44可以随下转子34转动。下转子34如上所述具有四个稳定的角位置。因此，上转子44也具有四个相应的稳定的角位置，它们限定了第二开关机构40的相应开关状态。
在所有四个开关状态中，静开关接点41A的上接触指45A总是通过四条腿43A和43B中的毗邻的一个与动开关接点43接触。在转子44的另一(下)端上，较长的腿43B只在四个开关状态之中的三个状态中与三个静开关接点41B中的一个毗邻的下接触指45B接触，因此，该三个开关状态是接通的状态。在剩下的断开开关状态中，较长的腿43B不与任何一个下接触指45B接触。
在开关断开状态中，一个等于供电电压的电位差可能出现在静开关接点41A与另外三个开关接点41B之间，因此，此电位差也跨在与之相关联的较短的腿43A与接触指45B之间的间隙上。伸展在较短的腿43A与接触指45B之间的转子凸缘47是被设置来通过实际上延长了爬电路径以减少在这个间隙上产生任何意外的闪络或起弧的危险的。
第一和第二开关机构30和40显示了多种可能的开关结构设计中的两个例子，这些开关结构设计要由开关9要控制的外部的电器的开关要求来决定。
正如图4所示，转子44的两个毗邻的象限44的每一个沿相同的角度方向径向渐进地扩展以形成一对非对称的侧齿。齿44A与静开关接点41B的接触指45B接触以形成一个单向止动装置(棘轮)，该装置在盘20与另一个转子34之间的相反的角度方向对单向离合器起作用。单向止动装置用于在单向离合器滑动时卡住两个转子34和44使之不能反向转动(如前所述)，从而保持住开关机构30和40两者的最后的开关状态。
三个层11到13同轴地紧密地卡扣装接在一起以形成开关本体10。底层11如上所述具有一对垂直的侧边突出部60。中间层12具有贯穿一对相对侧的两个垂直的开孔61，和在另一对相对侧上的两个钩状的垂直的突出部62，所述突出部62向上伸展越过中间层12的顶侧。顶层13具有一对贯穿一对相对侧的垂直开孔63。底层11固定到中间层12上是通过把前者的侧边突出部60穿过后者的相应开孔61并与后者卡扣装接而接合在一起的。中间层12固定到顶层13上是通过把前者的突出部62穿过后者的相应开孔63并与后者卡扣装接而接合在一起的，在图5中清楚地示出。
为了加强卡扣装接的接合，每个开孔61/63在其中间外侧设置有一个悬垂的平的突出部64，该突出部64紧贴地接合在一个设置在与之相关联的钩状的突出部60/62的中间外侧上的与之对准的凹槽/通道65内。广而言之，突出部60/62与与之相关联的开孔61/63之间和突出部64与与之相关联的凹槽65之间的共同操作起到提供一种双重接合的作用。从另外的角度来理解，辅助的突出部64保护了与之相关联的主要突出部60/62的根部，在该位置上突出部60/62最容易折断。
就开关9的芯子而论，盘20与下转子34之间的接合使旋转驱动能从前者传给后者。下上转子34与44之间的接合使旋转驱动能从前者转传给后者。
现在参照图7和图8，示出了实施本发明的第二种旋转步进开关109，该开关109含有由一个底层(驱动层)111、一个第一中间(开关)层112、一个第二中间(开关)层212和一个顶层(开关层)113组成的塑料本体110，所有的层按照结合第一种开关9描述的相同的方式通过卡扣装接同轴地接合在一起。将第二种开关109跟第一种开关9相比，可以注意到前者的底层、中间层和顶层111、112和113与后者的相应层11、12和13几乎是相同的，只是层212具有四个静开关接点而不是两个。
第二中间层212具有与另一个中间层112(或12)实际是相同的或者至少没有太大差异的结构设计，其中差异只在于其转子234的底端。转子234具有一个与顶层13(或113)的转子底部突出部51相同的转子底部突出部251，而不是中间层12(或112)的齿39构成的环。底部突出部251用于把旋转驱动从第一中间层112的转子转传到第二中间层212的转子234上，其方式与结合突出部51描述的方式相同。第二开关109的第一与第二中间层112与212之间的转子相互接合和第二中间层212与顶层113之间的转子相互接合基本上跟第一种开关9的中间层12与顶层13之间的接合相同。
重要的是要注意第一种开关9仅仅通过插入附加的中间层212就可转换成第二种开关109。三层结构的开关9提供一个基础，使这种类型的旋转步进开关可通过增加一个或多个中间层212扩展成多于三层的结构，以便实现更大数量的或更复杂的开关组合，如果需要的话。这种扩展不需要使用任何新的零部件，因此可以很容易地实现。
可以设想，与分层结构相反，驱动层11/111和第一开关层12/112可以设计成一件式的基本单元，因为它们总是协同工作的。在一个不同的实施例中，开关层12/112可以配置在驱动层11/111的每一侧上，以便开关9/109在轴线的两个方向上扩展。为此，驱动层11/111可以在相对侧装有一对驱动盘20，以便与相应开关层12/112的转子34协同工作。
最后参照图9至12。所有上述静开关接点31A、31B、41A和41B具有相同的通用结构，这种结构可以分成两种类型，即，第一种类型包括开关接点31A和41A，现在总起来以标号70A表示，第二种类型包括开关接点31B和41B，现在总起来以标号70B表示。
开关接点70A(31A/41A)是用整体的一件式的铜片条71构成，该铜片条围绕着相互平行的(垂直)轴线弯曲或折叠成如图10到12所示的四段，如图9和图11所示设置就位。铜片条71的内端段72切去大约一半的宽度，并适当弯曲成在使用时跟图示的位置相反的颠到位置作为上述的上接触指35A/45A。铜片条71的外端段73原封不动，而紧接的一段74被切割形成一个矩形的舌75，该舌从段74稍稍向内折以在段74上留下一个矩形孔76。舌75是一个相对于段74的宽度处在中心的部份，因此孔76是一个完整的孔。
舌75相对于外端段73成一个45°到75°之间、最好是60°的锐角倾斜，从而形成一个线夹78，该线夹以段73和舌75作为其相对的侧面。舌75的自由端设计成使之形成一个面对外端段73的三棱形的V形顶端77。
在使用时，具有裸端81的电缆/电线80通过铜片条71的孔76插入开关接点70A内。电缆/电线的端头81从后面进入线夹78(通过线夹78的锐角的敞开侧)，到达线夹的相对侧73与75之间，从而把舌75推动朝离开外端段73的方向弯曲。舌75促使电缆/电线的端头81紧密地靠在对侧的外端段73上，导致在电缆/电线的端头81的相对侧上产生一个自夹紧作用。这种夹紧作用提供了改进的导电性能，同样也改进了机械强度。顶端77的V形不仅仅定位了电缆/电线的端头81，而且也提供了跟电缆/电线的端头81的两点(式)接触。V形顶端77在拔出电缆/电线80时咬入电缆/电线的端头81内，从而防止了任何的意外拔出。
开关接点70A用于将电线连接到供电电源上，而开关接点70B用于将电线连接到电器上。
尽管跟图中所示的不完全一样(为了简单起见)，开关接点70B(31B/41B)具有或多或少地与开关接点70A相同的构形，以便以同样的方法使用。差异仅在于制造开关接点70B的条片的宽度只有开关接点70A的宽度的大约一半，和作为上述的下接触指35B/45B使用的内端段未经切割。回到附图上，开关接点70B没有舌75和孔76。开关接点70B的外端段(相当于外端段73)，按与舌75相同的方式，用于促使电缆/电线的端头81紧密地靠在与之相关联的凹槽36的一侧上。
本发明仅仅以举例的方式作出说明，本专业的技术人员可能对所述的实施例作出各种不同的改进和/或改变，但这些改进和改变并没有脱离在所附的权利要求书中所限定的本发明的保护范围。
权利要求
1.一种旋转步进开关，其特征在于包含具有一条共同轴线同轴地设置在一起的一个驱动层和至少两个开关层，每个所述开关层具有一个壳体、一个支承在壳体内围绕着轴线转动的转子、多个设置在壳体内围绕着转子的静开关接点、和一个装在转子上转动以与一个或多个静开关接点接触或脱开来实现开关的动开关接点，所述转子是分立的并且是同轴地接合在一起以实现同时转动；所述驱动层具有一个壳体和一个支承在壳体内实现角运动以围绕轴线沿驱动方向按步进方式转动转子来实现开关的可往复角运动的驱动件；与驱动件相关联的用于驱使驱动件给转子传递步进驱动的单向离合器；和与转子相关联的用于止动转子使之在驱动件反转时不能沿非驱动方向转动的单向止动装置。
2.按照权利要求1所述的旋转步进开关，其特征在于单向离合装置设置在驱动层与相邻的开关层之间。
3.按照权利要求2所述的旋转步进开关，其特征在于单向离合装置设置在驱动层的驱动件与相邻的开关层的转子之间。
4.按照权利要求3所述的旋转步进开关，其特征在于驱动件和相邻的转子具有用于在驱动方向上啮合、在非驱动方向上脱开的可相互啮合的非对称的齿。
5.按照权利要求1所述的旋转步进开关，其特征在于单向止动装置整个地设计在一个所述的开关层内。
6.按照权利要求5所述的旋转步进开关，其特征在于单向止动装置设置在相应的转子与至少一个相应的静开关接点之间。
7.按照权利要求6所述的旋转步进开关，其特征在于转子具有至少一个用于在非驱动方向上与所述至少一个静开关接点啮合而在驱动方向上与其脱开的径向伸展的非对称齿。
8.按照权利要求1所述的旋转步进开关，其特征在于转子在轴向上通过插入连接方式同轴地接合在一起。
9.按照权利要求8所述的旋转步进开关，其特征在于转子中之一具有一个端部突出部，而另一个转子具有一个用于容纳接合该突出部的端孔，所述突出部和孔具有非园形的横截面。
10.按照权利要求1所述的旋转步进开关，其特征在于所述至少两个开关层在驱动层的一侧上一个接一个同轴地设置。
11.按照权利要求10所述的旋转步进开关，其特征在于所述至少两个开关层是分立的并通过卡扣装接同轴地固定在一起。
12.按照权利要求10所述的旋转步进开关，其特征在于驱动层和所述至少两个开关层是分立的并通过卡扣装接同轴地固定在一起。
13.按照权利要求11所述的旋转步进开关，其特征在于各层之间或每对层之间的卡扣装接通过设在一个层上的突出部和设在另一个层上的开孔、并通过突出部穿过所述开孔与之卡扣装接来实现。
14.按照权利要求13所述的旋转步进开关，其特征在于突出部具有一个类似钩的形状。
15.按照权利要求13所述的旋转步进开关，其特征在于突出部沿基本上平行于轴线的方向穿过开孔。
16.按照权利要求13所述的旋转步进开关，其特征在于突出部设有一个邻接的凹槽，而开孔设有一个邻接的突出部，所述凹槽和突出部在相邻的突出部和开孔接合在一起时互相接合。
17.按照权利要求13所述的旋转步进开关，其特征在于突出部和开孔设置在各层的两个相对侧的每一个上。
18.按照权利要求1所述的旋转步进开关，其特征在于包括至少一个附加的所述开关层，该开关层设置在所述至少两个开关层之间，相应的三个转子是分立的并同轴地接合在一起按基本上与所述至少两个开关层的转子之间的相同接合方式实现同时转动。
全文摘要
一种旋转步进开关包含同轴设置的一驱动层和至少两开关层。每开关层有一壳体、一支承在壳体内转动的转子、多个围绕着转子设在壳体内的静接点和一装在转子上转动以与一或多个静接点接触或脱开以实现开关的动接点，各转子分立但同轴同时转动。驱动层有一壳体和一驱动盘，该盘支承在壳体内可往复角运动以沿运动方向步进转动转子以实现开关。开关含一单向离合装置使盘给转子传递步进驱动，一单向止动装置阻止转子沿非驱动方向转动。
文档编号H01H19/00GK1151604SQ9610842
公开日1997年6月11日 申请日期1996年5月9日 优先权日1995年5月9日
发明者黄彬 申请人:黄彬