專利名稱：具有磁性耦合的電樞的按鈕開關(guān)的制作方法
本申請為1997年9月5日申請的08/924,334申請的部分繼續(xù)申請，該08/924,334申請又是1996年5月7日申請的08/646,083申請(現(xiàn)在為美國專利US 5,666,096,1997年9月9日發(fā)布)的部分繼續(xù)申請，該08/646,083申請又是1995年6月2日申請的08/458,989申請(現(xiàn)在為美國專利US 5,523,730,1996年6月4日發(fā)布)的部分繼續(xù)申請。
大家都十分熟悉膜片開關(guān)是一種可靠的結(jié)構(gòu)緊密的電開關(guān)。通常膜片開關(guān)具有柔性塑料膜片層，通常通過非導(dǎo)電的隔層將該柔性塑料膜片層與襯底分開。在該隔層中的開口允許使用者通過該隔層按膜片，使在膜片內(nèi)部表面上面對的電觸點和襯底彼此相接觸，由此閉合開關(guān)。一旦消除啟動力后膜片的自然彈性使膜片返回到它的間隔的位置。
雖然這種膜片開關(guān)結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)點，但是在某些應(yīng)用中它并不能提供理想的功能。例如，在膜片開關(guān)中存在的一個問題已經(jīng)反映在用戶的開關(guān)活動中。由于膜片閉合的行程很小，所以大多數(shù)用戶都不知道它們何時啟動該開關(guān)除非有某種指示向他們表明該開關(guān)已經(jīng)閉合。聽覺反饋比較常見但是并不很理想。已經(jīng)研制出了通過內(nèi)置在膜片中的平壓圓頂(clicker dome)來提供觸覺反饋。通過安裝在該膜片開關(guān)面板之上的塑料啟動器提供全行程的鍵盤反饋。這種啟動器通常為一種復(fù)雜且很小的器件，因此它們相對較昂貴。
本發(fā)明的主要目的為提供一種按鈕開關(guān)，該按鈕開關(guān)可以做得象膜片開關(guān)一樣薄和緊密但能提供一種明確的觸覺反饋而且無須使用平壓圓頂。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種具有可靠的和可預(yù)期的作用力和觸覺反饋的按鈕開關(guān)。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種具有可取去的蓋層的按鈕開關(guān)，通過開關(guān)和該蓋層之間的磁性相互作用保持該蓋層。
本發(fā)明的再一目的是提供一種具有用于雙重啟動而設(shè)置的開關(guān)觸點的所描述類型的開關(guān)。這就是說當(dāng)啟動開關(guān)時，第一組觸點閉合，隨后第二組觸點閉合。
本發(fā)明的再一目的是提供一種結(jié)合在業(yè)務(wù)名片中的所描述類型的按鈕開關(guān)。其它的目的通過下文中的說明將會清楚。
按鈕開關(guān)具有襯底、非導(dǎo)電隔層以及在隔層的頂部上的磁性層。在隔層開口中的電樞是通過磁體處理并還導(dǎo)電的材料制成。電樞可以在正常位置和閉合位置之間轉(zhuǎn)動，在正常位置中電樞與在襯底上的電極間隔開，在閉合位置中電樞使電極短接。通過在磁性層和電樞之間的磁性相互作用將電樞保持在正常位置中。當(dāng)使用者給該電樞施加啟動力時，它突然釋放磁性層并再次閉合電極，將開關(guān)閉合并提供觸覺反饋。啟動力消除之后磁性層拉回電樞并再次斷開開關(guān)。內(nèi)置在電樞的一端中的支軸有助于電樞的轉(zhuǎn)動運動。
附

圖1所示為依據(jù)本發(fā)明的按鈕開關(guān)的電樞的頂視圖。
附圖2所示為沿著附圖1的2-2線按鈕開關(guān)的剖視圖。
附圖3所示為按鈕開關(guān)的變型實施例的分解透視圖，示出了單個和兩個雙重極性觸點和可取去的蓋層。
附圖4所示為附圖3所示的開關(guān)的一部分的放大的剖視圖。
附圖5所示為具有可取去的蓋層的業(yè)務(wù)名片的透視圖。
附圖1和2所示為依據(jù)本發(fā)明的按鈕開關(guān)62。從底部往上，開關(guān)62包括襯底64、在其上具有開口68的隔層66、磁性片層70以及膜片72。可替換的是，雖然比較可取的是，具有膜片可以密封灰塵、雜質(zhì)以及液體并提供印刷圖形的表面，但是該膜片也可以刪除。通常使該膜片在74處隆起從而為形成在電樞78上的啟動按鈕76提供空間。還可以通過將第二隔層放在磁性層70的頂部表面和膜片72的底面之間來形成這種空間。
電樞78主要位于隔層開口68內(nèi)。它的啟動按鈕76穿過在磁性層70中的小孔80。電樞的下表面具有支軸。在這種情況下支軸為一對延長部分82的形式。該延長部分與電極84A間隔開但當(dāng)開關(guān)打開時它們相接觸。電樞由導(dǎo)電的磁性材料制成。一種實例是渡銀的低碳鋼。應(yīng)用磁性材料意味著可以通過磁體影響該材料。磁性層70支撐著電樞78使其靠在該層的下面。電極84A、84B都形成在襯底的內(nèi)部表面上。
為了啟動按鈕開關(guān)62，使用者按動啟動按鈕76。當(dāng)使用者按動啟動按鈕76時，在膜片第一次變形時完成了預(yù)行程。當(dāng)膜片進(jìn)一步變形時電樞突然從磁片材料中脫出，由此提供了一種非常明確的觸覺感覺。支軸延長部分82從磁性層70中松脫并與電極84A接合。此后電樞繞支軸旋轉(zhuǎn)并與電極84B接觸。這就使電極短接，閉合開關(guān)。一旦釋放閉合壓力，在磁性層70和電樞78之間的磁性吸引力將電樞返回到附圖2所示的位置，由此再次打開開關(guān)。由于按鈕76延伸過小孔80，因此在整個閉合過程中磁性層70移動很小。
通過將鐵磁材料放在磁片層70的底部表面上可以改善觸覺感覺。這種材料具有將磁場向下集中到電樞的效果。這種材料增強(qiáng)了磁片材料的剛性，因此進(jìn)一步增強(qiáng)了觸覺感覺。這種材料的一種實例是薄的軟鋼片。
通過改變啟動按鈕的位置和大小可以使所示的和所描述的按鈕開關(guān)提供一種定制的觸覺感覺。通過調(diào)整電樞的幾何結(jié)構(gòu)和大小可以實現(xiàn)增加開關(guān)的行程和/或超程。超短開關(guān)行程可以通過調(diào)整啟動按鈕的位置實現(xiàn)。可以制造獨立的、單個的分開的開關(guān)。磁性返回力使開關(guān)保持在啟動位置更長的時間周期而不會變成永久地啟動。通過在電樞中形成一個孔可以提供背光照明。應(yīng)用高溫材料進(jìn)行包括波動焊接的高溫制造過程。應(yīng)用印刷電路板作為襯底。如果附加的電觸點組是位于磁性層70之下(在磁性層70上或在磁性層70之下的膜片之上)，則在附圖1和2中可以并入常閉開關(guān)。
附圖3和4所示為按鈕開關(guān)的變型實施例，在該按鈕開關(guān)中可取去的蓋層86以膜片72替換。開關(guān)的其余部分都保持相同，在此不再描述。蓋層86包括金屬層88和頂層90。金屬層由磁性材料比如金屬片制成。金屬層88可取的是具有開孔92以使開孔92與下面的每個開關(guān)對齊。頂層90由易于接收印刷材料的塑料材料制成。因此，頂層上帶有適合于特定應(yīng)用的標(biāo)記以識別開關(guān)位置、操作、功能等。頂層可以與金屬層粘著固定。通過在金屬層88和磁性層70之間的磁性吸引力將蓋層保持在開關(guān)上。在普通的使用中，吸引力足夠?qū)⑸w層保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。但是如果希望更換蓋層，比如希望改變在頂層90上的圖形部分，則可以使蓋層翻轉(zhuǎn)并從磁性層中取出，如附圖5所示。
附圖3示出了兩個電極結(jié)構(gòu)、單極性開關(guān)以及雙極性開關(guān)。該單極性開關(guān)包括電極或觸點焊盤84A和84B。如附圖2和3所示，焊盤彼此間隔一定間隙。每個電極都各自具有引線94A和94B。該引線延伸到尾部96以與外部電極(未示)相接觸。雙極性開關(guān)類似但它有一個電極分成兩個，如84C和84D所示。這些電極焊盤都靠近于第三、間隔開的電極焊盤84A。引線94C和94D連接到電極84C和84D。引線94B連接到電極84E，使得電極84B和84E成為在兩個開關(guān)之間的公共電極。應(yīng)用這種雙極性電極，當(dāng)具有支軸82的的電樞部分脫離磁性層70時它到達(dá)底部焊盤84C和84D并使它們短接，閉合第一電極。此后電樞繞支軸82旋轉(zhuǎn)，使電樞的其余部分與焊盤84E接觸，將它與焊盤84C和84D短接附圖5所示為如何應(yīng)用本發(fā)明的可取出的蓋層和按鈕開關(guān)來制造一種新穎的業(yè)務(wù)名片和試樣件。在這種情況下兩個按鈕開關(guān)98和100放在業(yè)務(wù)名片的一端上。一個開關(guān)可以是如上文所描述的雙極性開關(guān)。蓋層可以取去，并可以用任何一個包含在本發(fā)明及其母專利中的各種開關(guān)的任何組合來替代。例如，銷售人員可以根據(jù)特定的情況的要求給顧客按照要求定制的試樣?；蛘哳櫩捅旧砜梢苑奖愕匦薷乃?。顧客可以更換磁性連接的蓋層。
雖然已經(jīng)示出并描述本發(fā)明的優(yōu)選形式，但是在不脫離下面的權(quán)利要求的范圍的前提下可以作出各種修改和變型。例如，電極的位置可以反向，即將它們放在磁性層上而不是放在襯底上以使電極為常閉而不是常開。
權(quán)利要求
1．一種電開關(guān)，包括襯底；設(shè)置在所說的襯底上并至少形成一對間隔開的開關(guān)觸點的一組電極；有選擇性地打開或閉合開關(guān)觸點的啟動器，該啟動器包括相對于開關(guān)觸點間隔開地支撐的耦合層和設(shè)置在耦合層和開關(guān)觸點之間的導(dǎo)電電樞，該電樞確定一中心軸線，在所說的軸線的任一側(cè)上具有終止在第一和第二邊緣上的第一和第二部分，一個耦合層和電樞是永磁體而另一個是磁性材料制成，以便通過在耦合層和電樞之間的磁性吸引將電樞通常保持在與同所說的耦合層接觸的開關(guān)觸點間隔開；以及在耦合層中的小孔，電樞相對于該小孔設(shè)置以使通過該小孔施加的啟動力在遠(yuǎn)離它的中心軸線的點上作用于電樞，由此沿電樞的一部分的邊緣在電樞上產(chǎn)生力矩，并通過繞所說的一部分的邊緣轉(zhuǎn)動使電樞的另一部分從耦合層釋放出來。
2．如權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其中電樞進(jìn)一步包括從電樞的表面上升起并至少部分地延伸過該小孔的按鈕，該按鈕與耦合層間隔開以防止該按鈕被連接在該小孔中。
3．如權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其中該電極形成第一和第二對開關(guān)觸點，第一觸點設(shè)置成以便使通過所說的電樞的所說的一部分短接，第二觸點設(shè)置成以便使通過所說的電樞的所說的另一部分短接。
4．如權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其中耦合層是永磁體，并且進(jìn)一步包括至少部分由磁性材料制成并設(shè)置在與電樞相對的一側(cè)上的耦合層上的蓋層，通過在耦合層和蓋層之間的磁性吸引保持該蓋層。
5．如權(quán)利要求4所述的開關(guān)，其中該蓋層包括固定到金屬片的塑料片。
6．如權(quán)利要求5所述的開關(guān)，進(jìn)一步包括形成在塑料片上并設(shè)置在該小孔之上的標(biāo)記。
7．一種電開關(guān)，包括襯底和至少一對間隔開的開關(guān)觸點，該開關(guān)觸點可以通過導(dǎo)電電樞短接，該電樞具有一中心軸線，在所說的軸線的任一側(cè)上具有終止在第一和第二邊緣上的第一和第二部分，通過對相對于襯底間隔設(shè)置的耦合層的磁性吸引來將通常電樞保持在第一狀態(tài)中，開關(guān)觸點形成在襯底的一個正面或耦合層上，通過啟動力可以將該電樞移動到與襯底接合的第二狀態(tài)中，通過雙樞軸轉(zhuǎn)動使電樞與耦合層間隔開，在樞軸的運動過程中施加到遠(yuǎn)離中心軸線的電樞上的啟動力使離啟動力最近的電樞的一個邊緣從耦合層中脫離出并繞電樞的相對的邊緣轉(zhuǎn)動直到所說的一個邊緣到達(dá)底部襯底，隨后電樞的相對的邊緣從耦合中脫離出并繞所說的一個邊緣轉(zhuǎn)動直到相對的邊緣到達(dá)底部襯底，在所說的情況中的一種情況中電樞使開關(guān)觸點短接，并在另一種情況種使開關(guān)觸點打開。
8．如權(quán)利要求7所述的開關(guān)，其中該開關(guān)觸點形成在襯底上并確定第一和第二對開關(guān)觸點，第一觸點設(shè)置成以便使通過所說的電樞的所說的一邊緣短接，第二觸點設(shè)置成以便使通過所說的電樞的所說的相對的邊緣短接。
9．如權(quán)利要求7所述的開關(guān)，進(jìn)一步包括在耦合層中的小孔，電樞相對于該小孔設(shè)置以使通過該小孔施加的啟動力在遠(yuǎn)離它的中心軸線的點上作用電樞，由此沿電樞的所說的相對邊緣產(chǎn)生力矩，并通過繞所說的相對的邊緣周圍的轉(zhuǎn)動使電樞的所說的一個邊緣從耦合層釋放出來。
10．如權(quán)利要求9所述的開關(guān)，其中電樞進(jìn)一步包括從電樞的表面上升起并至少部分地延伸過該小孔的按鈕，該按鈕與耦合層間隔開以防止該按鈕被連接在該小孔中。
11．如權(quán)利要求7所述的開關(guān)，其中耦合層是永磁體，并且進(jìn)一步包括至少部分由磁性材料制成并設(shè)置在與電樞相對的一側(cè)上的耦合層上的蓋層，通過在耦合層和蓋層之間的磁性吸引保持該蓋層。
12．如權(quán)利要求11所述的開關(guān)，其中該蓋層包括固定到金屬片的塑料片。
13．如權(quán)利要求12所述的開關(guān)，進(jìn)一步包括形成在塑料片上并設(shè)置在該小孔之上的標(biāo)記。
14．如權(quán)利要求12所述的開關(guān)，進(jìn)一步包括在電樞的附近在金屬片中的開口。
全文摘要
一種電開關(guān)(62)具有一襯底(64),該襯底具有至少一對間隔開的開關(guān)觸點(82,84),該開關(guān)觸點可以通過導(dǎo)電電樞(78)短接,該電樞(78)確定一中心軸線,在該軸線的任一側(cè)上具有終止在第一和第二邊緣上的第一和第二部分。通過相對于襯底(64)間隔設(shè)置的耦合層(70)的磁性吸引將電樞(78)通常保持在與電樞(82,84)間隔開。通過啟動力可以將該電樞(78)移動到與襯底(64)接合。通過雙樞軸運動使電樞(78)與耦合層(70)間隔開。施加到遠(yuǎn)離中心軸線的電樞(78)上的啟動力使離啟動力最近的電樞(78)的一個邊緣從耦合層(70)中脫離出。然后電樞(78)繞電樞(78)的相對的邊緣轉(zhuǎn)動直到一個邊緣到達(dá)底部襯底(64)。這隨后電樞(78)的相對的邊緣從耦合(70)中脫離出并繞一個邊緣轉(zhuǎn)動直到相對的邊緣到達(dá)底部襯底(64)。
文檔編號H01H36/00GK1319240SQ99811318
公開日2001年10月24日 申請日期1999年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月25日
發(fā)明者安索尼·J·范·茲蘭德 申請人:杜拉斯威士工業(yè)公司