專利名稱：雙穩(wěn)定順應(yīng)式開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明關(guān)于在兩個(gè)位置上是順應(yīng)和穩(wěn)定的機(jī)構(gòu)，它特別適用于電子開關(guān)。本發(fā)明特別適用于具有多個(gè)部分的機(jī)構(gòu)，上述多個(gè)部分端對(duì)端地串聯(lián)在一起并具有至少兩個(gè)剛性部分和至少一個(gè)柔性和彈性部分。
2.先有技術(shù)開關(guān)用于激活或調(diào)節(jié)電子或機(jī)械系統(tǒng)。撥動(dòng)式開關(guān)僅允許調(diào)節(jié)某些有限數(shù)量的位置，而雙穩(wěn)定開關(guān)則進(jìn)一步限制成僅可得到兩個(gè)位置。這種雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)在電路中是非常有用的，在這些電路中要求斷開電路以切斷到電器裝置的電源，因此關(guān)掉電源。雙穩(wěn)定開關(guān)同樣也可用于機(jī)械系統(tǒng)中，其中該開關(guān)用于使該系統(tǒng)保持于兩種狀態(tài)的一個(gè)狀態(tài)中。
人們已發(fā)明了多種又穩(wěn)定撥動(dòng)式開關(guān)，它們主要或是如保險(xiǎn)絲盒用的跳接式接扭開關(guān)，在電爐和烤爐中用的轉(zhuǎn)動(dòng)式開關(guān)或是通常安裝在墻上以控制家用電器的擺動(dòng)式開關(guān)。在電器應(yīng)用中，廣泛采用這兩種類型的開關(guān)。這類開關(guān)包括宜將外力傳給開關(guān)和一些表面或構(gòu)件。在普通家庭用的燈開關(guān)中，它可采用用手或手指推上推下的一根桿的形式。另外如鉸接那樣的機(jī)械連接常常需要雙穩(wěn)定擺動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或傳動(dòng)，這可由一個(gè)雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)來做到。盡管這些開關(guān)價(jià)格不貴而且尺寸較小，但它們?cè)谌粘Ｖ械拇罅渴褂脤?duì)降低制造成本具有積極的作用。
很多這類開關(guān)采用某種形式的連接，以將輸入力轉(zhuǎn)換成所要求的輸出移動(dòng)。一種連接是一種機(jī)械系統(tǒng)，它由四個(gè)或多個(gè)構(gòu)件或連桿制成，它們由接頭相互連接，允許連桿相互相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)。傳統(tǒng)的連桿是剛性的，它們之間的接頭采用銷接、套筒或機(jī)械滑動(dòng)件，使它們產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)?？蓪?duì)連桿的長(zhǎng)度和接頭的特性進(jìn)行調(diào)節(jié)，以獲得所要求的輸出移動(dòng)，使來自某個(gè)輸入移動(dòng)或力的一根連桿作用在另一連桿上。
這種連接系統(tǒng)可通過插入一個(gè)將一個(gè)線性或扭轉(zhuǎn)力分別加到滑動(dòng)或鉸接接頭上的裝置來制成雙穩(wěn)定的。這些裝置常常是簡(jiǎn)單的彈簧，穩(wěn)定連接位置是彈簧的偏轉(zhuǎn)較小的位置。因此，該連接系統(tǒng)的穩(wěn)定點(diǎn)是連接件在任一方向的移動(dòng)將增大儲(chǔ)存在機(jī)械中的總的潛能的點(diǎn)。
這種傳統(tǒng)的機(jī)械連接系統(tǒng)，伴隨有很多缺點(diǎn)。這種傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)缺點(diǎn)是連接必須分開制造并用接頭組裝，結(jié)果大大增加了制造成本。另外，由于相應(yīng)表面相互滑動(dòng)，在使用上也有困難。這些困難包括磨損、摩擦損失和需要潤(rùn)滑。
因此，研制一種能在兩個(gè)穩(wěn)定位置之間移動(dòng)的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)是有利的，研制一種簡(jiǎn)單和制造成本較低的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)也是有利的，研制一種可減少零件數(shù)量的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)也是有利的，研制一種僅具很小或無磨損表面的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)也是有利的，研制一種能用于電子開關(guān)的這種雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)也是有利的。
發(fā)明的目的和概述本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能在兩個(gè)穩(wěn)定位置之間移動(dòng)的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種具有少量零件的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種具有少量磨損表面的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種用于電子開關(guān)的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的上述和其它目的由一種順應(yīng)式雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)來達(dá)到，該機(jī)構(gòu)包括端對(duì)端地串聯(lián)以形成連續(xù)的各部分鏈的多個(gè)部分。該多個(gè)部分包括至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分和至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分。
相鄰的剛性部分或由柔性接頭或由銷接頭連接。相對(duì)柔性和彈性的部分或固定地或由銷接頭連到相鄰的部分上。銷接頭、柔性接頭和/或相對(duì)柔性和彈性的部分的和至少是4個(gè)。
相對(duì)柔性和彈性的部分工作時(shí)能阻止各部分之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但允許各部分有選擇地運(yùn)動(dòng)。多個(gè)部分至少受到一個(gè)相對(duì)柔性和彈性部分的偏壓。多個(gè)部分相互合作可在(i)第一個(gè)穩(wěn)定靜止的平衡位置和(ii)第二個(gè)穩(wěn)定的、靜止的平衡位置之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，第一位置是一低能量位置，在該位置上，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性構(gòu)件基本上不偏轉(zhuǎn)，并基本上不儲(chǔ)存能量或相對(duì)于周圍位置僅具有很低的能量。第二位置是加力位置，在該位置上，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性部分是偏轉(zhuǎn)的并儲(chǔ)存能量，從而使機(jī)構(gòu)在第二位置加上一個(gè)力。另外，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分可在第一和第二位置中的一個(gè)或兩個(gè)上偏轉(zhuǎn)。另外，第一和第二位置的兩個(gè)位置均可以是低能量位置，其中相對(duì)柔性和彈性的部分是不偏轉(zhuǎn)的。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分由基本為柔性的接頭連接并整體形成。另外，所有的多個(gè)部分均可由單塊材料整體形成。該單塊材料的截面尺寸包括(i)較厚的部分，(ii)較薄的部分和(iii)至少一部分具有中等厚度。相對(duì)剛性的部分由較厚的部分形成，因此通常是剛性的。基本為柔性的部分由較薄的部分形成，因此通常是順應(yīng)性的。相對(duì)柔性和彈性的部分由中等厚度部分形成，因此既具有柔性又具有彈性。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該多個(gè)部分包括四個(gè)相對(duì)剛性的部分，它們由三個(gè)基本為柔性的接頭或樞軸接頭端對(duì)端地串聯(lián)在一起，和一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分該相對(duì)柔性和彈性的部分牢固地固定到相鄰的剛性部分上。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，兩個(gè)連到多個(gè)部分上的電觸頭包括第一和第二電觸頭。第一電觸頭可與一個(gè)部分一起在(i)第一位置和(ii)第二位置之間運(yùn)動(dòng)。在第一位置上，第一電觸頭與第二電觸頭接觸，確定一個(gè)接通位置。在第二位置，第一電觸頭與第二電觸頭呈不接觸的關(guān)系，從而確定了一個(gè)斷開位置。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，多個(gè)部分具有類似四桿聯(lián)動(dòng)裝置的準(zhǔn)剛體模式。另外，該機(jī)構(gòu)可以是一個(gè)楊氏(Young)機(jī)構(gòu)、一個(gè)格拉肖夫(Grashof)機(jī)構(gòu)或非格拉肖夫機(jī)構(gòu)。另外該機(jī)構(gòu)可以是一個(gè)MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))，每個(gè)部分的長(zhǎng)度小于500μm，另外，每個(gè)部分的厚度可以小于3μm。
本專業(yè)技術(shù)人員在考慮到下面參照附圖的詳細(xì)描述后將會(huì)更加清楚本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)和其它方面。
附圖描述

圖1是本發(fā)明的雙穩(wěn)定開關(guān)機(jī)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例的透視圖；圖2a是本發(fā)明的雙穩(wěn)定開關(guān)機(jī)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)視圖，它示出第一個(gè)斷開的位置。
圖2b是本發(fā)明的雙穩(wěn)定開關(guān)機(jī)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)視圖，它示出第二個(gè)接通的位置。
圖3a和3b是本發(fā)明的雙穩(wěn)定開關(guān)機(jī)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例的概略示圖，表示它的相應(yīng)的準(zhǔn)剛性體模式。
圖3c是在每個(gè)接頭具有扭簧的通常的四連桿機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)剛性體模式。
圖4a是本發(fā)明的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例的側(cè)視圖，它示出位于第一位置。
圖4b是本發(fā)明的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例的側(cè)視圖，它示出位于第二位置。
圖4c是本發(fā)明的MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))的又一個(gè)實(shí)施例的銷接頭的剖面?zhèn)纫晥D。
圖5a是本發(fā)明的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)的又一實(shí)施例的概略示圖，它示出該機(jī)構(gòu)的相應(yīng)的準(zhǔn)剛性體模式。
圖5b是本發(fā)明的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)的又一實(shí)施例的準(zhǔn)剛性體模式。
圖6a是本發(fā)明的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)的又一實(shí)施例的側(cè)視圖，它示出處于第一位置。
圖6b是本發(fā)明的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)的又一實(shí)施例的側(cè)視圖，它示出處于第二位置。
圖7是本發(fā)明的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)的又一實(shí)施例的概略示圖，它示出該機(jī)構(gòu)的相應(yīng)的準(zhǔn)剛性體模式。
圖8是本發(fā)明的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)的又一實(shí)施例的透視圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述下面參見附圖，其中本發(fā)明的各種構(gòu)件用數(shù)字代表，并將本發(fā)明描述成使本專業(yè)技術(shù)人員可以制造和使用本發(fā)明的程度。
正如圖1所示，按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)機(jī)構(gòu)以10示出。該開關(guān)機(jī)構(gòu)10具有以14指出的多個(gè)部分，它們端對(duì)端地串聯(lián)以形成連續(xù)的各部分的鏈。
下面限定的一些術(shù)語用來描述這些機(jī)構(gòu)和它們的元件并限定它們的特片。剛體機(jī)構(gòu)是由如銷接頭和滑動(dòng)件之類的活動(dòng)付連接的剛性連桿構(gòu)成的。這些元件很易識(shí)別和特征化。由于順應(yīng)機(jī)構(gòu)至少可從柔性構(gòu)件的偏轉(zhuǎn)而得到一些移動(dòng)，這就不易區(qū)別如連桿和接頭之類的元件。識(shí)別這些元件對(duì)精確了解設(shè)計(jì)和分析信息來說是必要的。
“連桿”定義為連接一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)付的匹配表面的連續(xù)體。轉(zhuǎn)動(dòng)(銷或轉(zhuǎn)動(dòng))接頭和棱柱形(滑動(dòng))接頭是運(yùn)動(dòng)體的例子，可以通過拆開機(jī)構(gòu)的接頭并數(shù)出所得到的連桿來識(shí)別連桿。
不具有傳統(tǒng)接頭的機(jī)構(gòu)沒有連桿。這種機(jī)構(gòu)由于它的所有的移動(dòng)是從順應(yīng)構(gòu)件的偏轉(zhuǎn)而得到的，因此稱作為“全順應(yīng)式”機(jī)構(gòu)。除順應(yīng)構(gòu)件外還包括一個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)付的、順應(yīng)式機(jī)構(gòu)被稱作為“部分順應(yīng)式”機(jī)構(gòu)。
對(duì)剛性連桿來說，接頭之間的距離是固定的，不管是否加力，連桿的形狀從運(yùn)動(dòng)學(xué)上講是不重要的。然而順應(yīng)式連桿的移動(dòng)取決于連桿的幾何形狀，加力的位置和大小。由于存在這個(gè)差別，下面將以順應(yīng)式連桿的結(jié)構(gòu)類型和它的功能類型來進(jìn)行描述。
結(jié)構(gòu)類型是在沒有加上升力時(shí)確定的，它類似于剛性連桿的定義。具有兩個(gè)銷接頭的剛性連桿稱作為“雙連桿”。具有三或四個(gè)銷接頭的剛性連桿分別是“三連桿”或“四連桿”。具有兩個(gè)銷接頭的順應(yīng)式連桿具有與“雙連桿”相同的結(jié)構(gòu)，因此稱作“結(jié)構(gòu)性的雙連桿”，其它類型的連桿則依此類推。
連桿的功能類型考慮到結(jié)構(gòu)類型和準(zhǔn)接頭的數(shù)量。在載荷加到順應(yīng)部分上時(shí)出現(xiàn)準(zhǔn)接頭。如果一個(gè)力加在順應(yīng)連桿的某個(gè)位置而不在接頭上，它的性能可有很大變化。僅在接頭上加力或力矩載荷的結(jié)構(gòu)性雙連桿稱作為“功能性雙連桿”，具有三個(gè)銷接頭的順應(yīng)連桿是“結(jié)構(gòu)性的三連桿”，如果載荷僅加在接頭上，也稱為“功能性的三連桿”。同樣情況也適用于四連桿。如果一根連桿具有兩個(gè)銷接頭連接并具有一個(gè)加在順應(yīng)部分上的力，由于力的作用，增加了準(zhǔn)接頭，所以它是“結(jié)構(gòu)性的雙連桿”和“功能性的三連桿”。
雖然上面采用的連桿定義與剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)中的定義一致，但不能非常清楚地說明順應(yīng)式連桿。對(duì)順應(yīng)式連桿加上一個(gè)力或力矩會(huì)使連桿變形，因此，它會(huì)使機(jī)構(gòu)移動(dòng)。影響連桿變形的特性包括剖面性能、材料性能和所加載荷和位移的大小和位置。因此，順應(yīng)式連桿進(jìn)一步特征化為“部分”。
一根連桿可包括一個(gè)或多個(gè)“部分”，部分之間的區(qū)別是判斷出來的，它取決于該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、功能或加載情況。在各部分的端部常出現(xiàn)材料或幾何特性的不連續(xù)，由于剛性部分的端點(diǎn)之間的距離保持為常數(shù)，可以不管它的尺寸或形狀而認(rèn)為它是一個(gè)部分。
還可描述單獨(dú)部分和連桿的特征。一個(gè)部分可以是剛性的或順應(yīng)性的，這可稱作為該部分的“類型”。順應(yīng)性部分還可以簡(jiǎn)單的或復(fù)合的種類來劃分。簡(jiǎn)單的部分最初是直的，具有不變的材料性能和恒定的剖面，其它部分是復(fù)合的。
一根連桿可以是剛性的或順應(yīng)性的(就類型而言)，它可包括一個(gè)或多個(gè)部分。剛性連桿不需要較多的特征，而順應(yīng)性連桿可以是簡(jiǎn)單的或復(fù)合的(就其種類而言)。一根簡(jiǎn)單的順應(yīng)性連桿包括一個(gè)簡(jiǎn)單的順應(yīng)性部分，其它均為復(fù)合的連桿。復(fù)合的連桿可以是單一性的或非單一性的，這就是它的“族”。單一性連桿全部由剛性部分或全部由順應(yīng)性部分構(gòu)成。因此，剛性連桿和簡(jiǎn)單的順應(yīng)性連桿是單一性連桿的特殊情況。非單一性連桿包含剛性和柔性部分。
傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)分析采用下列假設(shè)機(jī)構(gòu)部件的偏轉(zhuǎn)與機(jī)構(gòu)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)相比可忽略不計(jì)。如果部件是剛性的，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不是連桿形狀或所加上的力的函數(shù)。這就允許獨(dú)立地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析(運(yùn)動(dòng)學(xué))和對(duì)運(yùn)動(dòng)和產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的力(運(yùn)動(dòng)學(xué))進(jìn)行分析，因此這就簡(jiǎn)化了分析工作。
完全描述一個(gè)機(jī)構(gòu)的構(gòu)形所要求的變量的最小數(shù)量被稱作為“自由度”。一個(gè)不受約束的平面剛性桿具有三個(gè)自由度，因?yàn)樾枰萌齻€(gè)位移變量來描述它的位置和方向。因此，在幾個(gè)未受約束的連桿的平面內(nèi)可能的總自由度是3n。按照定義，一個(gè)機(jī)構(gòu)具有一根固定的連桿，它的自由度為0，在n根連桿的機(jī)構(gòu)的平面中的最大可能的自由度是3(n-1)。
當(dāng)連桿由接頭連在一起時(shí)，它被稱為“運(yùn)動(dòng)鏈”。如果認(rèn)為連桿中的一根是固定的連桿，這意味著這根連桿被選作為參照連桿，該鏈就被認(rèn)為是一個(gè)機(jī)構(gòu)。固定連桿通常是連到地上的支架或基部連桿?；镜倪\(yùn)動(dòng)鏈在連桿之間均具有相同的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而與哪根連桿是固定的無關(guān)。當(dāng)一根不同的連桿是固定的時(shí)，就可得到運(yùn)動(dòng)學(xué)反演。這并不改變連桿之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但極大地改變了機(jī)構(gòu)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。
格拉肖夫定律指出，如四桿機(jī)構(gòu)中至少有一根連桿具有完全的轉(zhuǎn)動(dòng)，則必須適用下列不等式s+l≤p+q，其中s是最短的連桿的長(zhǎng)度，l是最長(zhǎng)連桿的長(zhǎng)度，p和q是其余連桿的長(zhǎng)度。格拉肖夫機(jī)構(gòu)的最短連桿允許相對(duì)于它鄰近連桿作完全的轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)的不同類型是以哪根連桿是最短的為基礎(chǔ)的，例如，如果側(cè)部連桿是格拉肖夫機(jī)構(gòu)的最短連桿，它就被稱為“曲柄擺動(dòng)”機(jī)構(gòu)，較短的側(cè)部連桿(曲柄)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，其它的側(cè)部連桿(擺動(dòng)件)在兩個(gè)限定的位置之間擺動(dòng)。
多個(gè)部分14包括至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分和至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分。如圖所示，該開關(guān)機(jī)構(gòu)10最好具有四個(gè)剛性部分18、22、26和30，和一個(gè)相對(duì)柔性和彈性部分34。部分14在連接接頭上連接。
在這種開關(guān)機(jī)構(gòu)10的優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)部分14包括一個(gè)第一相對(duì)剛性的基部部分26，一個(gè)第二相地剛性連接部分18和第一和第二臂部分22和30?；坎糠?6可以是固定的并具有第一和第二端部40和42。同樣，連接部分18具有第一和第二端部46和48。第一臂部分22連接在基部部分26和連接部分18的第一端部40和46之間。同樣，第二臂部分30連接在基部部分26和連接部分18的第二端部42和48之間。
一個(gè)嚙合件50可從連接部分18伸出，用來使用戶嚙合該機(jī)構(gòu)10。在電子開關(guān)的應(yīng)用中，如普通的家用開關(guān)一樣，很多部分14、如部分22、26和30均安置在一塊面板(未示出)的后方的壁或板上，而嚙合件50從面板突出。
剛性部分18、22、26和30由通常示為52或銷接頭54(圖3a)的任一柔性接頭連到相鄰的剛性部分上。該柔性接頭52基本是柔性的，它可由一個(gè)“活動(dòng)鉸鏈”構(gòu)成。銷接頭54(圖3a)是典型的銷接頭，本專業(yè)中是公知的。
非常短而薄的短長(zhǎng)度的柔性樞軸常稱為“活動(dòng)鉸鏈”。下面將要充分討論的柔性部分中部上的銷接頭的準(zhǔn)剛體模式對(duì)活動(dòng)鉸鏈來說是非常確切的。在既具有活動(dòng)鉸鏈又具有其它順應(yīng)部分的系統(tǒng)中，活動(dòng)鉸鏈的剛度與系統(tǒng)中其它的順應(yīng)部分相比常常是很低的，它們的扭轉(zhuǎn)彈性可忽略不計(jì)。然而，如果一個(gè)系統(tǒng)僅具有活動(dòng)鉸鏈，在分析時(shí)應(yīng)考慮它們的剛度。
銷接頭允許繞一根軸轉(zhuǎn)動(dòng)，但不允許在任何其它軸上轉(zhuǎn)動(dòng)或在任何方向的平移。門鉸鏈?zhǔn)且粋€(gè)銷接頭的普通的例子。小長(zhǎng)度柔性樞軸具有與銷接頭類似的性能，但它們采用柔性件的偏轉(zhuǎn)來得到運(yùn)動(dòng)、而不是部件繞一根銷的純粹的轉(zhuǎn)動(dòng)。硬皮書的書皮“鉸鏈”就是小長(zhǎng)度柔性樞軸的例子。柔性部分的剛度由于材料和幾何形狀兩者的變化、與大部分剛性部件相比是很小的。
有很多種類的小長(zhǎng)度柔性樞軸，活動(dòng)鉸鏈?zhǔn)且环N特殊情況的小長(zhǎng)度柔性樞軸，它們長(zhǎng)度很小，對(duì)偏轉(zhuǎn)提供很小的阻力并具有非常接近銷接頭的性能。它們對(duì)彎曲提供很小的阻力，以至于它們常模制成象沒有扭轉(zhuǎn)彈性的銷接頭那樣的準(zhǔn)剛體模式。
聚丙烯是用作活動(dòng)鉸鏈的最常用的材料，也可采用其它材料，不過會(huì)導(dǎo)致使用壽使較短。在一些應(yīng)用中，由于鉸鏈僅要求彎曲一次，所以使用壽命不是一個(gè)主要關(guān)心的問題。例如，很多容器由單塊材料做成，然后在活動(dòng)鉸鏈處折迭以制成一個(gè)容器。在這種情況下，設(shè)計(jì)者在材料和幾何尺寸的選擇上可有多種可接受的選擇。然而在大多數(shù)順應(yīng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，希望活動(dòng)鉸鏈能經(jīng)受多次循環(huán)使用而不會(huì)損壞。下面的討論中假設(shè)需要具有長(zhǎng)壽命，從多個(gè)塑料供應(yīng)商和其它來源的經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出推薦材料，采用這些方法制成的活動(dòng)鉸鏈已進(jìn)行數(shù)百萬個(gè)循環(huán)的試驗(yàn)而不會(huì)損壞。
鉸鏈可用注塑、擠壓、熱壓和吹塑法制成。當(dāng)用注塑法時(shí)，應(yīng)使模制的塑料垂直于鉸鏈流動(dòng)。這會(huì)產(chǎn)生良好的注入并有助于材料排列在合適的方向。擠壓鉸鏈壽命較短，這時(shí)因?yàn)椴牧狭髌叫杏阢q鏈軸。
這種鉸鏈應(yīng)在模制后模制品仍有熱量時(shí)立即進(jìn)行彎曲，應(yīng)該緩慢彎曲一次、然后再快速?gòu)澢鷶?shù)次。彎曲將大大地拉長(zhǎng)鉸鏈區(qū)(厚度為0.010英寸可以拉薄到小于0.005英寸)，拉長(zhǎng)使材料定向并可大大增加拉伸強(qiáng)度。在彎曲后在鉸鏈上將出現(xiàn)一根細(xì)的白線，這是正常的，并不意味著鉸鏈已變?nèi)趿恕?br> 下面是一些模制方面的考慮液壓缸溫度為450-550°F；注射速度—快；模具溫度120-150°F；澆口開口—如果可能比非鉸鏈部件大50％。如果采用單個(gè)澆口，可將它放在能確保順利流到鉸鏈區(qū)的位置，使材料流垂直于鉸鏈軸，將澆口放在離最大腔的中心線稍后的位置，如果材料到鉸鏈的流道大于8英寸，該澆口要對(duì)準(zhǔn)中心。對(duì)于多澆口而言，要確保鉸鏈同側(cè)上的澆口相距不超過從澆口到鉸鏈的距離的兩倍。如果鉸鏈相對(duì)側(cè)上的材料流道大于8英寸，該部件應(yīng)在兩側(cè)開澆口；定位成在鉸鏈上不形成接縫線。該鉸鏈應(yīng)該是用硬化的鋼材機(jī)加工而成的插件，從而能承受流動(dòng)樹脂的壓力。
在開關(guān)機(jī)構(gòu)10的優(yōu)選實(shí)施例中，基部部分26由第一柔性接頭58連到第一臂部分22上；連接部分18由第二柔性接頭60連到第一臂部分上；連接部分18由第三柔性接頭62連到第二臂部分30上。
在開關(guān)機(jī)構(gòu)10的優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)部分14包括一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分34。該相對(duì)柔性和彈性的部分34是順應(yīng)式的、或能彎曲或偏移的。
相對(duì)柔性和彈性的部分34固定地或由銷接頭54(圖3a)連到相鄰的部分上。在該開關(guān)機(jī)構(gòu)10的優(yōu)選實(shí)施例中，相對(duì)柔性和彈性的部分34固定地連接到基部部分26和第二臂部分30上并位于它們之間。
銷接頭54(圖3a)、柔性接頭52和相對(duì)柔性和彈性的部分34加起來至少是4個(gè)。在開關(guān)機(jī)構(gòu)10的優(yōu)選實(shí)施例中，有三個(gè)柔性接頭58、60和62，一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分34，加起來共4個(gè)。
現(xiàn)在參見圖3a和3b，該圖以10’示出機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)剛體模式。該準(zhǔn)剛體模式10’類似或?qū)?yīng)于四桿聯(lián)動(dòng)裝置。
這種準(zhǔn)剛體模式的目的是提供一種對(duì)進(jìn)行大的、非線性偏轉(zhuǎn)的系統(tǒng)作出分析的簡(jiǎn)單的方法。準(zhǔn)剛體模式的概念用于采用具有等效的力-偏轉(zhuǎn)特性的剛體元件來模擬柔性構(gòu)件的偏轉(zhuǎn)，然后可用剛性連桿機(jī)構(gòu)理論來分析順應(yīng)式機(jī)構(gòu)。這樣，準(zhǔn)剛體模式是連接剛體機(jī)構(gòu)理論和順應(yīng)式機(jī)構(gòu)理論的橋梁。該方法特別適用于順應(yīng)式機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。不同類型的部分要求不同的模式。
對(duì)于每個(gè)柔性部分，一個(gè)準(zhǔn)剛體模式預(yù)示出柔性部分的偏轉(zhuǎn)途徑和力-偏轉(zhuǎn)關(guān)系，運(yùn)動(dòng)是由裝在銷接頭54上的剛性連桿14’來模擬的。彈簧98加到模式10’上以精確示出該順應(yīng)式機(jī)構(gòu)34(圖1)的力-偏轉(zhuǎn)關(guān)系。對(duì)于每個(gè)準(zhǔn)剛體模式來說，關(guān)鍵是決定銷接頭放在何處和彈簧常數(shù)選成什么值。
正如上面所指出的，該準(zhǔn)剛體模式類似一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)。參見圖3c，一個(gè)力矩作用在連桿2即輸入連桿上。在四個(gè)銷接頭54的每一個(gè)上的扭簧98’在機(jī)構(gòu)10’移動(dòng)時(shí)得以將能儲(chǔ)存起來。扭簧98’代表了作為準(zhǔn)剛體模式的順應(yīng)式機(jī)構(gòu)(圖1中的34)的剛度。儲(chǔ)存在每個(gè)彈簧中的能量可從下式得出V1=12Kiφi2---(1)]]>其中V是勢(shì)能，K是扭簧常數(shù)、_是每個(gè)扭簧的角偏轉(zhuǎn)，對(duì)圖3c所示的每個(gè)彈簧98’來說，_1＝θ2-θ20_2＝(θ2-θ20)-(θ3-θ30)_3＝(θ4-θ40)-(θ3-θ30)_4＝θ4-θ40(2)其中下標(biāo)“0”表示角度的初始(未偏轉(zhuǎn)時(shí))值。于是該系統(tǒng)的總的勢(shì)能可由下式給出V=12(K1φ12+K2φ22+K3φ32+K4φ42)---(3)]]>
每個(gè)_的值可用機(jī)構(gòu)所有位置的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析得出，從而得以畫出一條勢(shì)能曲線圖。任何與局部最小值相對(duì)應(yīng)的位置是穩(wěn)定的位置，任何局部最大值代表不穩(wěn)定平衡位置。
機(jī)構(gòu)10’的穩(wěn)定性還可通過分析來確定。可采用虛功原理來找到將一個(gè)機(jī)構(gòu)保持于特殊位置所要求的任意的力矩和力的值。然而，為了分析機(jī)構(gòu)的雙穩(wěn)定特性，正如圖3c所示，僅僅是M2的值是必須的。該力矩代表為使該機(jī)構(gòu)保持在某一位置必須加到輸入連桿上的力矩。在平衡位置上，它的值將是零。M2曲線可從能量曲線相對(duì)于輸入連桿角的一次導(dǎo)數(shù)得出，這可通過考慮輸入該系統(tǒng)的功的方程來證明V=∫θ2θ2M2dθ---(4)]]>通過對(duì)該方程求導(dǎo)，可以看出dvdθ2=M2---(5)]]>這里假設(shè)初始位置的力矩為0。因此M2等于能量相對(duì)于輸入連桿的角度的一次導(dǎo)數(shù)，這意味著M2=K1φ1+K2φ2dφ2dθ2+K3φ3dφ3dθ3+K4φ4dφ4dθ4---(6)]]>上述方程(6)中的導(dǎo)數(shù)可用方程(2)和附加的公式求值dθ3dθ2=h32=r2sin(θ4-θ2)r3sin(θ3-θ4)---(7)]]>dθ4dθ2=h42=r2sin(θ3-θ2)r4sin(θ4-θ3)---(8)]]>正如前面所述，在所有的平衡位置，M2的值將為零。該平衡位置的穩(wěn)定性可通過考慮在該點(diǎn)上能量曲線的二次導(dǎo)數(shù)的符號(hào)來確定。該二次導(dǎo)數(shù)是d2Vdθ22=K1+K2(1-2h32+h322-ψ2h32′)]]>K3[h422-2h42h32+h322+ψ3(h42′-h32′)]]>+K4(h422+ψ4h42′)---(9)]]>其中h32′=dh32dθ2]]>=r2r3[cos(θ4-θ2)sin(θ3-θ4)(h42-1)-sin(θ4-θ2)cos(θ3-θ4)sin2(θ3-θ4)(h32-h42)]---(10)]]>h42′=dh42dθ2]]>=r2r4[cos(θ3-θ2)sin(θ4-θ3)(h32-1)-sin(θ3-θ2)cos(θ3-θ4)sin2(θ4-θ3)(h32-h42)---(11)]]>當(dāng)M2是0時(shí)，如果勢(shì)能的二次導(dǎo)數(shù)是正，該平衡位置將是穩(wěn)定的。如果勢(shì)能的二次導(dǎo)數(shù)是負(fù)，該平衡位置是不穩(wěn)定的，如果是0，該平衡位置是隨遇穩(wěn)定的。
當(dāng)機(jī)構(gòu)10’從一個(gè)穩(wěn)定位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)時(shí)，M2的絕對(duì)值在降到0之前將增大到不穩(wěn)定位置上的某一最大數(shù)值，該最大值的力矩代表必須加到輸入連桿上的、從而使該機(jī)構(gòu)快速進(jìn)入其第二位置的最大力矩。這個(gè)重要的值可稱作為“臨界力矩”或如果加上的是力時(shí)可稱作為“臨界力”。
另外，在穩(wěn)定位置上的二次導(dǎo)數(shù)的高值表示該點(diǎn)上能量曲線的變化迅速，這意味著使該機(jī)構(gòu)返回到該位置的恢復(fù)力是相當(dāng)大的。因此，在穩(wěn)定位置上的二次導(dǎo)數(shù)的值可被稱作為該穩(wěn)定位置的“剛度”，其中大的剛度與迅速增大的恢復(fù)力相對(duì)應(yīng)。
圖3c所示的機(jī)構(gòu)還可按照格拉肖夫準(zhǔn)則分為格拉肖夫機(jī)構(gòu)或非格拉肖夫機(jī)構(gòu)。在格拉肖夫機(jī)構(gòu)中，最短的連桿可相對(duì)于連到其上的任一根連桿轉(zhuǎn)動(dòng)一整圈。在非格拉肖夫機(jī)構(gòu)中，沒有一根連桿可相對(duì)于其它任何一根連桿轉(zhuǎn)動(dòng)一整圈。這里再次提起格拉肖夫準(zhǔn)則，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式是s+l≤p+q，其中s是最短連桿的長(zhǎng)度，l是最長(zhǎng)連桿的長(zhǎng)度，p和q是中間的連桿的長(zhǎng)度。如果該機(jī)構(gòu)的連桿長(zhǎng)度滿足該不等式，它就是格拉肖夫機(jī)構(gòu)。曲柄擺動(dòng)件，雙曲柄件和雙擺動(dòng)件都是格拉肖夫機(jī)構(gòu)的例子。如果不能滿足上述不等式，該機(jī)構(gòu)就是非格拉肖夫機(jī)構(gòu)。這類機(jī)構(gòu)是三元擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。如果最長(zhǎng)和最短連桿長(zhǎng)度之和等于其它兩根連桿長(zhǎng)度之和，則該機(jī)構(gòu)是格拉肖夫機(jī)構(gòu)的一種特殊情況，它被稱作為變點(diǎn)機(jī)構(gòu)，從數(shù)字上說s+l＞p+q 非格拉肖夫式s+l＝p+q 變點(diǎn)式對(duì)格拉肖夫和非格拉肖夫機(jī)構(gòu)來說，雙穩(wěn)定性能的要求將是不同的。如果在準(zhǔn)剛體模式中的扭簧放在與最短連桿相對(duì)的任一位置上，格拉肖夫四連桿機(jī)構(gòu)是雙穩(wěn)定的；如果彈簧放在四個(gè)接頭位置的任何一個(gè)上，非格拉肖夫機(jī)構(gòu)的變點(diǎn)將是雙穩(wěn)定的。當(dāng)多于一個(gè)的扭簧出現(xiàn)在準(zhǔn)剛體模式中時(shí)，則要求對(duì)勢(shì)能進(jìn)行分析，以確定它的穩(wěn)定性。
現(xiàn)在再參見圖1，多個(gè)部分14可有利地整體成型。另外，多個(gè)部分14(包括剛性部分22、26和30、以及相對(duì)柔性和彈性的部分34)和柔性接頭52(包括第一、第二和第三柔性接頭58、60和62)可整體成型。因此該多個(gè)部分14和柔性接頭可由單塊材料80制成，該塊材料具有的剖面尺寸包括相對(duì)厚的部分82，相對(duì)薄的部分84和中間厚度的部分86。相對(duì)剛性的部分18、22、26和30由相對(duì)厚的部分82形成，基本為柔性的接頭58、60和62由相對(duì)薄的部分84形成。相對(duì)柔性和彈性的部分34由中間厚度的部分86形成，因此它既有柔性、也具有彈性。
柔性接頭52和銷接頭54(圖3a)允許該多個(gè)部分相互相對(duì)地運(yùn)動(dòng)。相鄰的部分14繞著連接它們的接頭52(圖2a)或54(圖3a)相互相對(duì)地轉(zhuǎn)動(dòng)。正如上面指出的，相對(duì)柔性和彈性的部分34起到阻止部分14的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、但允許部分14有選擇地運(yùn)動(dòng)的作用。多個(gè)部分14互相配合在如圖1和2a所示的第一位置70和圖2b所示的第二位置72之間運(yùn)動(dòng)。另外，相對(duì)柔性和彈性的部分34在兩個(gè)位置70和72之間偏壓該多個(gè)部分14。
現(xiàn)在參見圖1和2a，第一位置70最好是一個(gè)穩(wěn)定的、靜止的平衡位置，或者多個(gè)部分處于一個(gè)位置，在該位置上它們是穩(wěn)定的，靜止的和平衡的。第一位置70可以是一個(gè)低能量位置，在該位置上，相對(duì)柔性和彈性的部分34基本上不偏轉(zhuǎn)并基本上不儲(chǔ)存能量?；蛘?，第一位置70可以是一個(gè)力加載位置，在該位置上，相對(duì)柔性和彈性的部分34偏轉(zhuǎn)并儲(chǔ)存能量。
現(xiàn)在參見圖2b，第二位置72可以是一個(gè)穩(wěn)定的、靜止的平衡位置，或者多個(gè)部分處于一個(gè)位置，在該位置上它們是穩(wěn)定的、靜止的和平衡的。該第二位置也可以是低能量位置，在該位置上相對(duì)柔性和彈性的部分34基本不偏轉(zhuǎn)并基本不儲(chǔ)存能量。或者，第二位置72可以是一個(gè)力加載位置，在該位置上，相對(duì)柔性和彈性的部分34偏轉(zhuǎn)并儲(chǔ)存能量。因此機(jī)構(gòu)10或部分14在第二位置72加上一個(gè)力。第一臂部分22在第二位置72或部分14在第一位置和第二位置70和72之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，朝基部部分26轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，第二臂部分30轉(zhuǎn)動(dòng)離開基部部分26。
當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)沒有加速度時(shí)，可以說它是處于平衡狀態(tài)，如果外界小擾動(dòng)引起圍繞平衡狀態(tài)的振動(dòng)，則該平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。然而，如果小的外部擾動(dòng)使系統(tǒng)脫離它的平衡狀態(tài)，則該平衡位置就是不穩(wěn)定的。另一方面，如果一個(gè)系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)起反應(yīng)并停止在被擾動(dòng)后的位置，那末該平衡位置是隨遇的。
一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性可用“山丘上的球”來說明，該分析方法采用球相對(duì)于山丘的位置落在山谷的兩側(cè)來進(jìn)行。位于山谷中的球處于穩(wěn)定的平衡位置。如果球從該位置移動(dòng)很小的量，它將傾向于返回到谷底或圍繞谷底來回振動(dòng)。然而，一個(gè)位于山丘頂部的球處于不穩(wěn)定平衡位置，如果精確地設(shè)置在山丘頂部，盡管該球停在該位置上，但如果出現(xiàn)任何擾動(dòng)，它就會(huì)運(yùn)動(dòng)到不同的位置上。同樣，位于山丘另一側(cè)的另一山谷中的球也處于穩(wěn)定平衡位置。
由于該系統(tǒng)具有兩個(gè)穩(wěn)定平衡位置，因此它是雙穩(wěn)定的。由于兩個(gè)局部的最小值包住兩個(gè)局部的最大值，所以兩個(gè)穩(wěn)定平衡位置之間將具有一個(gè)不平衡的位置。因此雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)將具有兩個(gè)穩(wěn)定平衡位置和至少一個(gè)不穩(wěn)定平衡位置。
請(qǐng)注意，一個(gè)位于山丘側(cè)部上的球不是處于平衡位置。然而通過加上一個(gè)外載荷使該球停在山丘的側(cè)部上也產(chǎn)生了一個(gè)新的平衡位置。一個(gè)方向和大小合適的力也可表示球停止?fàn)顟B(tài)，因此，這個(gè)新的平衡位置也是穩(wěn)定的。
人們已研究了多種方法來確定一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性?；贚agrange-Dirichlet定理的能量方法提出，一個(gè)穩(wěn)定平衡位置出現(xiàn)在勢(shì)能具有局部最小值的位置上。因此，為了建立一個(gè)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，可以給出機(jī)構(gòu)勢(shì)能隨機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的曲線圖，任何局部的最小值處代表穩(wěn)定位置。該勢(shì)能曲線類似于山丘上的小球分析中的山丘地形。
順應(yīng)式雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)從儲(chǔ)存在柔性部分中的能量來獲得它們的雙穩(wěn)定性能，這些柔性部分偏轉(zhuǎn)以允許機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。這種方法將所要求的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與能量?jī)?chǔ)存相結(jié)合，以得到與傳統(tǒng)的具有剛性連桿、接頭和彈簧的機(jī)構(gòu)相比大大減少零件數(shù)量的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)。
一個(gè)雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)在其運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)具有兩個(gè)穩(wěn)定平衡位置。它是通過在其部分運(yùn)動(dòng)期間儲(chǔ)存能量，然后在機(jī)構(gòu)向第二穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)釋放能量而獲得該性能的。通過它們的構(gòu)件的偏轉(zhuǎn)而得到運(yùn)動(dòng)的順應(yīng)式機(jī)構(gòu)提供了獲得雙穩(wěn)定性能的一種經(jīng)濟(jì)的方法。由于柔性部分在它們偏轉(zhuǎn)時(shí)儲(chǔ)存能量，一個(gè)順應(yīng)式機(jī)構(gòu)可利用同樣的部分來既獲得運(yùn)動(dòng)，又達(dá)到兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，同時(shí)大大減少了零部件數(shù)量。
雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)提供兩個(gè)不同的、可重復(fù)的穩(wěn)定位置，這就使采用雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)的裝置得以在無能量輸入的情況下使它們保持在每個(gè)位置。在這些機(jī)構(gòu)中為了得到雙穩(wěn)定性能，專門的能量?jī)?chǔ)存特征是必要的。
現(xiàn)在參見圖1、2a和2b，該開關(guān)機(jī)構(gòu)10還包括兩個(gè)電觸頭，即連到部分14上的第一電觸頭90和第二電觸頭92。第一電觸頭90最好裝在第一臂部分22上，而第二電觸頭92裝在基部部分26上。在部分14在第一和第二位置70和72之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一電觸頭90與第一臂部分22一起運(yùn)動(dòng)，因此，第一電觸頭90在如圖1和2a所示的第一位置96和如圖2b所示的第二位置98之間運(yùn)動(dòng)。在第一位置96，第一電觸頭90與第二電觸頭92呈不接觸關(guān)系，并確定一個(gè)“斷開”的位置。在第二位置98，第一電觸頭90接觸第二電觸頭92并確定一個(gè)“接通”的位置。當(dāng)然，可以看出，觸頭90和92可放在任何合適的部分14上。
現(xiàn)在參見圖4a和4b，它們示出示為110的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例。與上述機(jī)構(gòu)10相類似，該替換的機(jī)構(gòu)110具有多個(gè)部分，它們通常以114表示，該多個(gè)部分端對(duì)端地串聯(lián)，以形成各部分的連續(xù)的鏈。
該多個(gè)部分114包括一個(gè)第一相對(duì)剛性的基部部分126，一個(gè)第二相地剛性的連接部分118，和第一和第二臂部分122和130?；坎糠?26具有第一和第二端部140和142。類似地，連接部分118具有第一和第二端部146和148。第一臂部分122連接在基部分126和連接部分118的第一端部140和146之間，類似地，第二臂部分130連接在基部部分126和連接部分118的第二端部142和148之間。
第一和第二臂部分122和130是相對(duì)柔性和彈性的，剛性的連接部分118牢固地連接到相鄰的柔性和彈性的臂部分122和130上。剛性基部部分126或由一個(gè)柔性接頭(未示出)或由銷接頭154和155連接到相鄰的柔性和彈性的臂部分上。銷接頭154和155可以是如先有技術(shù)中公知的典型的銷接頭?；坎糠?26由第一銷接頭154連到第一臂部分122上；連接部分118牢固地連到第一臂部分上；連接部分118牢固地連到第二臂部分130上，基部部分126由第二銷接頭125連到第二臂部分130上。
銷接頭154和155、柔性接頭(未示出)和相對(duì)柔性和彈性的部分122和130的總和至少是4。在該替換的機(jī)構(gòu)110中，具有兩個(gè)銷接頭154和155、兩個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分122和130，它們的和是4。
與機(jī)構(gòu)10的優(yōu)選實(shí)施例一樣，在機(jī)構(gòu)110的替換實(shí)施例中的多個(gè)部分114可以整體成型。剛性連接部分118和第一及第二臂部分122和130整體成型。當(dāng)然，可以看到，剛性的基部部分126也可與臂部分122和130整體成型，銷接頭154和155可用柔性接頭代替。
銷接頭154和155允許多個(gè)部分114相互相對(duì)地運(yùn)動(dòng)。相對(duì)柔性和彈性的部分122和130中至少有一個(gè)起到阻止部分114相對(duì)運(yùn)動(dòng)、但允許部分114有選擇地運(yùn)動(dòng)的作用。該多個(gè)部分114相互合作在如圖4a所示的第一位置170和圖4b所示的第二位置172之間相互運(yùn)動(dòng)。另外，相對(duì)柔性和彈性的部分122和130中至少有一個(gè)偏壓兩個(gè)位置170和172之間的多個(gè)部分114。
現(xiàn)在參見圖4a，第一位置170最好是一個(gè)穩(wěn)定的、靜止的平衡位置、或者多個(gè)部分處于一個(gè)位置。在該位置上，它們是穩(wěn)定的、靜止的和平衡的。第一位置170是一個(gè)低能量位置，在該位置上，相對(duì)柔性和彈性的部分122和130基本不偏轉(zhuǎn)并基本不儲(chǔ)存能量。另外，第一位置170可以是一個(gè)力加載的位置，在該位置上，相對(duì)柔性和彈性的部分122和130偏轉(zhuǎn)并儲(chǔ)存能量。
現(xiàn)在參見圖4b，第二個(gè)位置172是一個(gè)力加載的位置，在該位置上，第一相對(duì)柔性和彈性的臂部分122偏轉(zhuǎn)并儲(chǔ)存能量。因此機(jī)構(gòu)110或部分114可在第二位置上加一個(gè)力。另外，第二位置172可以是一個(gè)穩(wěn)定的、靜止的平衡位置，或者多個(gè)部分處于一個(gè)位置，在該位置上它們是穩(wěn)定的、靜止的和平衡的。該第二位置172也可以是低能量位置，在該位置上，相對(duì)柔性和彈性的部分122和130基本上不偏轉(zhuǎn)并基本上不儲(chǔ)存能量。
機(jī)構(gòu)110可以如圖所示是一個(gè)微型機(jī)構(gòu)或作為一個(gè)MEMS(微機(jī)電機(jī)構(gòu)系統(tǒng))。每個(gè)部分114的長(zhǎng)度可以小于500μm、厚度小于5μm。MEMS機(jī)構(gòu)可用MCNC上的多用戶MEMS法(MUMPS)制造。這種方法采用兩個(gè)脫開的多晶硅層，第一層厚度為2μm。另外，也可采用如Comtois和Bright(1995)描述的“堆積的多晶硅”法來制造象兩層那樣厚或3.5μm厚的小長(zhǎng)度柔性接頭。圖4c示出一種銷接頭190的剖面，該銷接頭固定一塊基板上。該銷接頭可以做成如圖4c所示的那樣具有由多晶硅的第一層194形成的盤形體192，和由第二層198形成的柱形件196。
現(xiàn)在參見圖5a和5b，它們示出機(jī)構(gòu)的概略的準(zhǔn)剛體模式110’。該準(zhǔn)剛體模式110’類似或?qū)?yīng)于4桿連接裝置。
為了設(shè)計(jì)順應(yīng)式雙穩(wěn)定平面的MEMS，確定了被稱作為Young機(jī)構(gòu)的特殊級(jí)別的機(jī)構(gòu)。Young機(jī)構(gòu)是這樣一種機(jī)構(gòu)它具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭154’和155’，因此也就是具有兩根連桿，其中，一根連桿作為兩個(gè)剛體接頭之間的連續(xù)體；具有兩個(gè)順應(yīng)部分122’和133’，它們都是上述連桿的一部分；還具有類似四桿機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)剛體模式。
第一和第二種狀態(tài)一起意味著兩個(gè)銷接頭154’和155’與一個(gè)完全剛性的連桿126’連接，而其它連桿由兩個(gè)順應(yīng)部分122’和130’及一個(gè)或多個(gè)剛性部分118’組成。在圖5b中示出了Young機(jī)構(gòu)110’的一個(gè)通常的準(zhǔn)剛體模式。在該模式中，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的接頭154’和155’連接到地面(或剛性的基部部分126’)上，而銷A和銷B代表由準(zhǔn)剛體模式模擬的順應(yīng)部分。
Young機(jī)構(gòu)件MEMS是有很多道理的，例如連到基板(地面)上的銷接頭可以很容易地用兩層多晶硅制成，不過連接兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的連桿的真正的銷接頭要求較多的層。另外，兩個(gè)銷接頭通常通過減小順應(yīng)部分上的應(yīng)力，還有助于機(jī)構(gòu)獲得較大的運(yùn)動(dòng)。另外，兩個(gè)順應(yīng)部分還使機(jī)構(gòu)得到它需要雙穩(wěn)定性能的能量?jī)?chǔ)存件。
按照順應(yīng)部分的類型可以確定三個(gè)主要級(jí)別的Young機(jī)構(gòu)，它們是；級(jí)別1兩個(gè)順應(yīng)部分是固定一銷接的部分。
級(jí)別2一個(gè)順應(yīng)部分是固定一銷接的部分，另一個(gè)是小長(zhǎng)度的柔性樞軸。
級(jí)別3兩個(gè)順應(yīng)部分都是小長(zhǎng)度的柔性樞軸。
可采用7個(gè)參數(shù)r1，r2，r4，θ20，θ40，I2和I4來描述一種獨(dú)特的級(jí)別I的Young機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)參數(shù)的定義是r1—銷接頭中心之間的距離，r2—準(zhǔn)剛體模式中最長(zhǎng)的側(cè)連桿的長(zhǎng)度，相關(guān)的順應(yīng)式固定一銷接部分的長(zhǎng)度l2可從下列方程得出l2=r2r---(12)]]>其中r作為任何材料性能的近似值；約為0.85，不過對(duì)大范圍載荷條件可以列出一張表。
r4—準(zhǔn)剛體模式中最短側(cè)連桿的長(zhǎng)度。相關(guān)順應(yīng)式固定一銷接的部分的長(zhǎng)度l4可用與得出l2同樣的方法得出。
θ20—在未偏轉(zhuǎn)位置上的θ2(圖5b確定)的初始值。
θ40—在未偏轉(zhuǎn)位置上的θ4(圖5b確定)的初始值。確定該機(jī)構(gòu)的一個(gè)替換方法是規(guī)定r3的值而不是兩個(gè)初始角中的一個(gè)。然而當(dāng)r3描述準(zhǔn)剛體模式中的第三連桿的長(zhǎng)度時(shí)，在實(shí)際的順應(yīng)機(jī)構(gòu)中它幾乎沒有什么物理定義。另外，如果僅規(guī)定一個(gè)角，該機(jī)構(gòu)可能采取了根據(jù)連桿長(zhǎng)度得到的超前或滯后的形式，這樣機(jī)構(gòu)的定義將不準(zhǔn)確。
I2—與連桿2相關(guān)的柔性部分的慣性面積矩。對(duì)長(zhǎng)方形剖面而言，I=ht312---(13)]]>其中h梁的高度(運(yùn)動(dòng)平面外)t是該部分的厚度(運(yùn)動(dòng)平面內(nèi))。I4-與連桿4相關(guān)的柔性部分的慣性面積矩。它由方程(13)得出。給出這些值和材料的楊氏模量，可從下列方程算出扭簧常數(shù)值KA=rKθEI2l2---(14)]]>KB=rKθEI4l4---(15)]]>其中r和Kθ作為任何材料性能的近似值，約為0.85和2.65，不過對(duì)大范圍的載荷狀態(tài)可列出一張表。
為確定級(jí)別2的機(jī)構(gòu)，需要類似的參數(shù)，為確定小長(zhǎng)度柔性樞軸的長(zhǎng)度需要附加的變量。
確定級(jí)別II的機(jī)構(gòu)的參數(shù)是如級(jí)別I一樣的r1r4，θ20，θ40和I4。
r2—準(zhǔn)連桿2的長(zhǎng)度，它定作為從銷接頭到小長(zhǎng)度柔性樞軸的中心的距離，沒有相關(guān)的l2的值可以確定。
I2—由方程(13)給出的小長(zhǎng)度柔性樞軸的慣性面積矩。
IS—小長(zhǎng)度柔性樞軸的長(zhǎng)度。彈簧常數(shù)KB與級(jí)別1相同，但KA必須從下列方程得出KA=EI21s---(16)]]>為了設(shè)計(jì)雙穩(wěn)定的Young機(jī)構(gòu)，必須采用與機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和勢(shì)能有關(guān)的方程。利用剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)的教科書可以得到圖5b所示的模式的運(yùn)動(dòng)是θ2的函數(shù)。將兩個(gè)扭簧中儲(chǔ)存的能量相加可得到下列勢(shì)能方程V=12(KAφA2+KBφB2)---(17)]]>基中V是勢(shì)能，KA和KB是扭簧常數(shù)，_A和_B是扭簧的相對(duì)偏轉(zhuǎn)值，它們可由下式給出_A＝(θ2-θ20)-(θ3-θ30)_B＝(θ4-θ40)-(θ3-θ30) (18)其中下標(biāo)“0”指的是每個(gè)角度的初始(未偏轉(zhuǎn)時(shí))值。方程(17)的最小值可由將V的一次導(dǎo)數(shù)定為0，二次導(dǎo)數(shù)為正數(shù)來得出。V對(duì)θ2的一次導(dǎo)數(shù)是dVdθ2=KAφA(1-h32)+KBφB(h42-h32)---(19)]]>其中h32和h42是動(dòng)力學(xué)系數(shù)h32=dθ3dθ2=r2sin(θ4-θ2)r3sin(θ3-θ4)---(20)]]>h42=dθ4dθ2=r2sin(θ3-θ2)r4sin(θ4-θ3)---(21)]]>勢(shì)能的二次導(dǎo)數(shù)是d2Vdθ22=KA(1-2h32+h322-ΨAh32′)]]>+KB[h422-2h42h32+h322+ψB(h42′-h32′)---(22)]]>其中h32′=dh32dθ2=]]>r2r3[cos(θ4-θ2)sin(θ3-θ4)(h42-1)-sin(θ4-θ2)cos(θ3-θ4)sin2(θ3-θ4)(h32-h42)]---(23)]]>h42′=dh42dθ2=r2r4[cos(θ3-θ2)sin(θ3-θ4)(h32-1)-sin(θ3-θ2)cos(θ3-θ4)sin2(θ3-θ4)(h32-h42)]]]>(24)
對(duì)于方程(19)為0，方程(22)為正數(shù)的任一θ2值都標(biāo)志著勢(shì)能為相對(duì)最小值，因此該機(jī)構(gòu)處于穩(wěn)定的平衡位置。
運(yùn)動(dòng)時(shí)在順應(yīng)部分中的最大的名義應(yīng)力是一個(gè)應(yīng)考慮的另一個(gè)重要的量。可利用順應(yīng)機(jī)構(gòu)理論從每個(gè)部分的最大的角偏轉(zhuǎn)_A.max和_B.max來得出這個(gè)應(yīng)力。對(duì)于任何一個(gè)順應(yīng)部分來說，最大的名義應(yīng)力可由經(jīng)典的應(yīng)力方程估算出σ0,max=MmaxCI---(25)]]>其中Mmax可用準(zhǔn)剛體模式按K和_max的乘積估算出。假定為一個(gè)長(zhǎng)方形剖面，σ0,max=61Kφmaxht2---(26)]]>其中，h是順應(yīng)梁(運(yùn)動(dòng)平面外的尺寸)的高度，t是它的厚度(運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)的尺寸)。該名義應(yīng)力是在不考慮具有類似應(yīng)力集中的過去試驗(yàn)的裝置的斷裂時(shí)的應(yīng)力的情況下算出的應(yīng)力。
為了設(shè)計(jì)這里提到的機(jī)構(gòu)，改變上述7個(gè)(級(jí)別I)或8個(gè)(級(jí)別II)的參數(shù)，以得出如由勢(shì)能方程確定的那樣的具有兩個(gè)穩(wěn)定位置，在運(yùn)動(dòng)期間不超出多晶體強(qiáng)度的機(jī)構(gòu)構(gòu)形。為了避免斷裂，規(guī)定等于極限強(qiáng)度對(duì)場(chǎng)氏模量的比，SUT/E的最大應(yīng)變?yōu)?.05×10-2。這個(gè)值是從設(shè)計(jì)順應(yīng)式微型機(jī)構(gòu)的早期實(shí)踐中確定的。
現(xiàn)在參見圖6a和6b，它們示出示為210的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)的替換實(shí)施例，該機(jī)構(gòu)的特征象級(jí)別II的Young機(jī)構(gòu)一樣。與上述機(jī)構(gòu)10和110相似，該替換機(jī)構(gòu)210具有多個(gè)部分214，它們端對(duì)端地串聯(lián)以形成各部分的連續(xù)的鏈。
多個(gè)部分214包括第一相對(duì)剛性基部部分226和第二及第三相對(duì)剛性部分218和222。該多個(gè)部分214包括第一和第二柔性和彈性的部分228和230。
第一剛性部分222由銷接頭254可轉(zhuǎn)動(dòng)地連到基部部分226上。第一柔性和彈性部分228固定地連接在第一和第二剛性部分222和214之間。第二柔性和彈性部分230由銷接頭255可轉(zhuǎn)動(dòng)地連到剛性基部部分226上，并固定地連接到第二剛性部分218上。第二柔性和彈性部分230連接在剛性基部部分226和第二剛性部分218之間。
銷接頭254和255、柔性接頭(未示出)和相對(duì)柔性和彈性部分228和230的和至少是4。在該替換的機(jī)構(gòu)210中，有兩個(gè)銷接頭254和255，以及兩個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分228和230，它們加起來是4。
與機(jī)構(gòu)10的優(yōu)選實(shí)施例一樣，在該機(jī)構(gòu)的替換實(shí)施例中的多個(gè)部分214可以整體成型。剛性的第一和第二部分222和218以及第一和第二柔性和彈性部分228和230可整體成型。當(dāng)然，可以看出，剛性的基部部分226也可與第一剛性部分222和第二柔性和彈性部分230整體成型，銷接頭254和255可由柔性接頭代替。
多個(gè)部分214相互合作在如圖6a所示的第一位置270和如圖6b所示的第二位置272之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)。另外，相對(duì)柔性和彈性的部分228和230中至少有一個(gè)偏壓在兩個(gè)位置270和272之間的多個(gè)部分214。
現(xiàn)在參見圖6a，第一位置270最好是一個(gè)穩(wěn)定的、靜止的平衡位置，或者多個(gè)部分處于一個(gè)位置，在該位置上，它們是穩(wěn)定的、靜止的和處于平衡的。第一位置270是低能量位置，在此位置上，相對(duì)柔性和彈性的部分228和230基本上不偏轉(zhuǎn)并基本上不儲(chǔ)存能量。
現(xiàn)在參見圖6b，第二個(gè)位置272是一個(gè)力加載位置，在該位置上，第二相對(duì)柔性和彈性的臂部分230偏轉(zhuǎn)并儲(chǔ)存能量。因此機(jī)構(gòu)210或部分214可在第二位置上施加力。
與上面描述的機(jī)構(gòu)110的替換實(shí)施例相同，該機(jī)構(gòu)210的替換實(shí)施例可以是一個(gè)微型機(jī)構(gòu)?；蛐纬蔀橐粋€(gè)MEMS(微機(jī)電機(jī)構(gòu)系統(tǒng))。每個(gè)部分214的長(zhǎng)度可小于500μm，厚度小于3μm。
現(xiàn)在參見圖7，它示出機(jī)構(gòu)210’的準(zhǔn)剛體模式，該準(zhǔn)剛體模式210’類似或?qū)?yīng)于四桿聯(lián)動(dòng)裝置。
現(xiàn)在參見圖8，它示出一個(gè)用作鉸鏈的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)10的優(yōu)選實(shí)施例，該機(jī)構(gòu)與電開關(guān)相反，因此它的一個(gè)部分、如基部部分26連到一個(gè)小框或盒子400上，而另一部分、如部分18則連到門或蓋410上。
可以看出，上述本發(fā)明的實(shí)施例僅是說明性的，對(duì)本專業(yè)技術(shù)人員來說可對(duì)它們進(jìn)行修改。因此，本發(fā)明不能被認(rèn)為僅限于公開的實(shí)施例，它應(yīng)限于由所附權(quán)利要求限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)包括端對(duì)端地串聯(lián)以形成各部分的連續(xù)的鏈的多個(gè)部分，該多個(gè)部分包括至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分和至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性部分，其中任何相鄰的剛性部分或由柔性接頭或由銷接頭連接，該至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分或固定地或由銷接頭連到相鄰的部分上，銷接頭、柔性接頭和相對(duì)柔性和彈性的部分的和至少是4，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分可起到阻止部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、但允許這些部分有選擇地運(yùn)動(dòng)的作用，多個(gè)部分互相合作作相互相對(duì)的運(yùn)動(dòng)，并在(i)第一穩(wěn)定的、靜止的平衡位置和(ii)第二穩(wěn)定的、靜止的平衡位置之間受到至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分的偏壓。
2.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中基本為柔性的接頭連接至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分，其中至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分和基本柔性的接頭整體成形。
3.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分整體成形。
4.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分由單塊材料整體成形，該單塊材料具有的剖面尺寸具有(i)相對(duì)較厚的部分，(ii)相對(duì)較薄的部分，和(iii)至少一部分具有一個(gè)中間厚度，相對(duì)剛性的部分由相對(duì)較厚的部分形成，因此通常是剛性的；基本柔性的部分由相對(duì)較薄的部分形成，因此通常是順應(yīng)的，相對(duì)柔性和彈性的部分由中間厚度的部分形成，因此既具有柔性又具有彈性。
5.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分包括四個(gè)由三個(gè)基本柔性的接頭或樞軸接頭端對(duì)端地串聯(lián)的相對(duì)剛性的部分，和一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分，該相對(duì)柔性和彈性的部分固定地連接到相鄰的剛性部分上。
6.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中第一位置是低能量位置，在該位置上，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分是基本不偏轉(zhuǎn)和基本不儲(chǔ)存能量的；其中第二位置是一個(gè)力加載位置，在該位置上，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性部分偏轉(zhuǎn)并儲(chǔ)存能量，從而該機(jī)構(gòu)在第二位置加上一個(gè)力。
7.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在第一和第二位置上的一個(gè)或兩個(gè)上偏轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在一個(gè)或兩個(gè)第一和第二位置上基本不偏轉(zhuǎn)。
9.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，還包括連接到多個(gè)部分上的兩個(gè)電觸頭包括第一和第二電觸頭，第一電觸頭與一個(gè)部分一起可在(i)第一電觸頭接觸第二電觸頭以確定接通位置的第一位置和(ii)第一電觸頭處于與第二電觸頭呈不接觸關(guān)系以確定斷開位置的第二位置之間運(yùn)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分包括一個(gè)具有第一和第二端部的第一相對(duì)剛性的基部部分，一個(gè)具有第一和第二端部的可相對(duì)于基部部分運(yùn)動(dòng)的第二相對(duì)剛性的連接部分，一個(gè)在第一端部連接在基部和連接部分之間的第一臂部分；一個(gè)在第二端部連接在基部和連接部分之間的第二臂部分，和其中第一臂部分轉(zhuǎn)向基部部分和第二臂部分在第一方向轉(zhuǎn)離基部部分。
11.如權(quán)利要求10的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中各部分由三個(gè)基本柔性的接頭和一個(gè)相對(duì)柔性和彈性部分連接在連接點(diǎn)上。
12.如權(quán)利要求10的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)臂部分是相對(duì)柔性和彈性的部分。
13.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分具有類似四桿聯(lián)動(dòng)裝置的準(zhǔn)剛體模式。
14.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是Young機(jī)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是格拉肖夫機(jī)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是非格拉肖夫機(jī)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)部分的長(zhǎng)度小于500μm。
18.如權(quán)利要求1的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)部分具有的厚度小于3μm。
19.一種雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)包括多個(gè)端對(duì)端地串聯(lián)以形成各部分的連續(xù)的鏈、并具有類似四桿聯(lián)動(dòng)裝置的準(zhǔn)剛體模式的部分，該多個(gè)部分包括至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分和至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分，該至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分起到阻止各部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并能彎曲以允許各部分有選擇地運(yùn)動(dòng)的作用，該多個(gè)部分可互相合作地相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)并在(i)第一穩(wěn)定的、靜止的平衡位置和(ii)第二穩(wěn)定的、靜止的平衡位置之間受到至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分的偏壓。
20.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分由基本柔性的接頭連接，其中至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分和基本柔性的接頭整體成形。
21.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分是整體成形的。
22.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分由一整塊材料整體形成，該材料的剖面尺寸具有(i)相對(duì)較厚的部分，(ii)相對(duì)較薄的部分，和(iii)至少一部分具有中間的厚度，相對(duì)剛性的部分由相對(duì)較厚的部分形成，因此通常是剛性的；基本柔性的部分由相對(duì)較薄的部分形成，因此通常是順應(yīng)的；相對(duì)柔性和彈性的部分由中間厚度的部分形成，因此既具有柔性又具有彈性。
23.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分包括由三個(gè)基本柔性的接頭或樞軸接頭端對(duì)端地串聯(lián)的四個(gè)相對(duì)剛性的部分和一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分，相對(duì)柔性和彈性的部分固定地連接到相鄰的剛性部分上。
24.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中第一位置是低能量位置，在該位置上，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分基本不偏轉(zhuǎn)和基本不儲(chǔ)存能量；其中第二位置是一個(gè)力加載位置，在該位置上，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分偏轉(zhuǎn)并儲(chǔ)存能量，從而該機(jī)構(gòu)在第二位置上加上一個(gè)力。
25.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在第一和第二位置中的一個(gè)或兩個(gè)上偏轉(zhuǎn)。
26.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在第一和第二位置中的一個(gè)或兩個(gè)上基本不偏轉(zhuǎn)。
27.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，還包括兩個(gè)連到多個(gè)部分上的電觸頭包括第一和第二電觸頭，第一電觸頭與一個(gè)部分一起可在(i)第一電觸頭接觸第二電觸頭以確定一個(gè)接通位置的第一位置和(ii)第一電觸頭處于與第二電觸頭呈不接觸關(guān)系以確定一個(gè)斷開位置的第二位置之間運(yùn)動(dòng)。
28.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分包括一個(gè)具有第一和第二端部的第一相對(duì)剛性的基部部分；一個(gè)可相對(duì)于基部部分運(yùn)動(dòng)并具有第一和第二端部的第二相對(duì)剛性的連接部分；一個(gè)在第一端部上連接在基部和連接部分之間的第一臂部分；一個(gè)在第二端部連接在基部和連接部分之間的第二臂部分，和其中，第一臂部分轉(zhuǎn)向基部部分，和第二臂部分在第一方向上轉(zhuǎn)離基部部分。
29.如權(quán)利要求28的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中各部分由三個(gè)基本柔性的接頭和一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在連接點(diǎn)連接。
30.如權(quán)利要求28的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)臂部分是相對(duì)柔性和彈性的部分。
31.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中任何相鄰的剛性部分由一個(gè)柔性接頭或銷接頭連接，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分固定地或由銷接頭連到相鄰的部分上，銷接頭、柔性接頭和相對(duì)柔性和彈性的部分的總和至少是4。
32.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是Young機(jī)構(gòu)。
33.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是格拉肖夫機(jī)構(gòu)。
34.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是非格拉肖夫機(jī)構(gòu)。
35.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)部分的長(zhǎng)度小于500μm。
36.如權(quán)利要求19的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)部分的厚度小于3μm。
37.一種雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)包括多個(gè)端對(duì)端地串聯(lián)以形成各部分連續(xù)的鏈的部分，該多個(gè)部分包括至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分和至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分，多個(gè)部分互相合作、可在(i)第一穩(wěn)定的、靜止的平衡位置和(ii)第二穩(wěn)定的、靜止的平衡位置之間相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在兩個(gè)位置之間的轉(zhuǎn)換期間彎曲并儲(chǔ)存能量。
38.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分由基本柔性的接頭連接，其中至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分和基本柔性的接頭整體成形。
39.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該多個(gè)部分整體成形。
40.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分由單獨(dú)一塊材料整體成形，該一塊材料具有的剖面尺寸為(i)相對(duì)較厚的部分，(ii)相對(duì)較薄的部分，(iii)至少一部分具有中間厚度，相對(duì)剛性的部分由相對(duì)較厚的部分形成，因此通常是剛性的，基本柔性部分由相對(duì)較薄的部分形成，因此通常是順應(yīng)的；相對(duì)柔性和彈性的部分由中間厚度的部分形成，因此既是柔性的、又具有彈性。
41.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分包括由三個(gè)基本柔性的接頭或樞軸接頭端對(duì)端串聯(lián)的四個(gè)相對(duì)剛性的部分和一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分，該相對(duì)柔性和彈性的部分固定地連接到相鄰的剛性部分上。
42.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中第一位置是低能量位置，在該位置上，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的構(gòu)件基本不偏轉(zhuǎn)并基本不儲(chǔ)存能量；其中第二位置是一個(gè)力加載位置，在該位置上，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分偏轉(zhuǎn)并儲(chǔ)存能量，從而該機(jī)構(gòu)在第二位置上加上一個(gè)力。
43.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在第一和第二位置中的一個(gè)或兩個(gè)上偏轉(zhuǎn)。
44.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在第一和第二位置中的一個(gè)或兩個(gè)上基本上不偏轉(zhuǎn)。
45.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，還包括連到多個(gè)部分上的兩個(gè)電觸頭包括第一和第二電觸頭，第一電觸頭與一個(gè)部分一起可在(i)第一電觸頭接觸第二電觸頭以確定一個(gè)接通位置的第一位置、和(ii)第一電觸頭處于與第二電觸頭呈不接觸關(guān)系以確定斷開位置的第二位置之間運(yùn)動(dòng)。
46.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分包括一個(gè)具有第一和第二端部的第一相對(duì)剛性的基部部分，一個(gè)可相對(duì)于基部部分運(yùn)動(dòng)并具有第一和第二端部的第二相對(duì)剛性的連接部分，一個(gè)在第一端部上連接在基部和連接部分之間的第一臂部分，和一個(gè)在第二端部上連接在基部和連接部分之間的第二臂部分，和其中第一臂部分轉(zhuǎn)向基部部分和第二臂部分在第一方向轉(zhuǎn)離基部部分。
47.如權(quán)利要求46的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分由三個(gè)基本柔性的觸頭和一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在連接點(diǎn)連接。
48.如權(quán)利要求46的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)臂部分是相對(duì)柔性和彈性的部分。
49.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分具有類似四桿聯(lián)動(dòng)裝置的準(zhǔn)剛體模式。
50.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是Young機(jī)構(gòu)。
51.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是格拉肖夫機(jī)構(gòu)。
52.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是非格拉肖夫機(jī)構(gòu)。
53.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)部分的長(zhǎng)度小于500μm。
54.如權(quán)利要求37的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)部分的厚度小于3μm。
55.一種雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，包括多個(gè)端對(duì)端地串聯(lián)以形成各部分的連續(xù)的鏈的部分，該多個(gè)部分包括至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分和至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分，其中任何相鄰的剛性部分由柔性接頭連接；其中至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分固定地或由柔性接頭連到相鄰的部分上，多個(gè)部分和柔性接頭整體成形，多個(gè)部分互相合作地在(i)第一穩(wěn)定的、靜止的平衡位置和(ii)第二穩(wěn)定的、靜止的平衡位置之間相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
56.如權(quán)利要求55的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少兩個(gè)相對(duì)鍘性的部分由一個(gè)基本柔性的接頭連接，其中至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分和基本柔性的接頭整體成形。
57.如權(quán)利要求55的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分由單獨(dú)一塊材料整體成形，該單塊材料的剖面尺寸具有(i)相對(duì)較厚的部分，(ii)相對(duì)較薄的部分，(iii)至少一個(gè)部分具有中等厚度，相對(duì)剛性的部分由相對(duì)較厚的部分形成，因此通常為剛性的，基本柔性的部分由相對(duì)較薄的部分形成，因此通常是順應(yīng)的，相對(duì)柔性和彈性的部分由中間厚度的部分制成，因此既具有柔性又具有彈性。
58.如權(quán)利要求55的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分包括由三個(gè)基本柔性接頭或樞軸接頭端對(duì)端串聯(lián)的四個(gè)相對(duì)剛性的部分，和一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分，相對(duì)柔性和彈性的部分固定地連接到相鄰的剛性部分上。
59.如權(quán)利要求55的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中第一位置是低能量位置，在該位置上，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的構(gòu)件基本不偏轉(zhuǎn)并基本不儲(chǔ)存能量；其中第二位置是一個(gè)力加載位置，在該位置上，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分偏轉(zhuǎn)并儲(chǔ)存能量，從而該機(jī)構(gòu)在第二位置上加上一個(gè)力。
60.如權(quán)利要求55的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在第一和第二位置中的一個(gè)或兩個(gè)上偏轉(zhuǎn)。
61.如權(quán)利要求55的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性部分在第一和第二位置中的一個(gè)或兩個(gè)上不偏轉(zhuǎn)。
62.如權(quán)利要求55的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，還包括兩個(gè)連接到多個(gè)部分上的電觸頭包括第一和第二電觸頭，第一電觸頭與一個(gè)部分一起可在(i)第一電觸頭接觸第二電觸頭以確定接通位置的第一位置和(ii)第一電觸頭處于與第二電觸頭呈不接觸關(guān)系以確定斷開位置的第二位置之間運(yùn)動(dòng)。
63.如權(quán)利要求55的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分包括一個(gè)具有第一和第二端部的第一相對(duì)剛性的基部部分，一個(gè)可相對(duì)于基部部分移動(dòng)并具有第一和第二端部的第二相對(duì)剛性的連接部分，一個(gè)在第一端部上連接在基部和連接部分之間的第一臂部分，和一個(gè)在第二端部上連接在基部和連接部分之間的第二臂部分，和其中第一臂部分轉(zhuǎn)向基部部分，第二臂部分在第一方向轉(zhuǎn)離基部部分。
64.如權(quán)利要求63的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中各部分由三個(gè)基本柔性的接頭和一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在連接點(diǎn)連接起來。
65.如權(quán)利要求63的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)臂部分是相對(duì)柔性和彈性的部分。
66.如權(quán)利要求55的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分具有類似四桿聯(lián)動(dòng)裝置的準(zhǔn)剛體模式。
67.如權(quán)利要求55的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是一個(gè)Young機(jī)構(gòu)。
68.如權(quán)利要求55的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是格拉肖夫機(jī)構(gòu)。
69.如權(quán)利要求55的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是非格拉肖夫機(jī)構(gòu)。
70.如權(quán)利要求55的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)部分的長(zhǎng)度小于500μm。
71.如權(quán)利要求55的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)部分的厚度小于3μm。
72.一種雙穩(wěn)定開關(guān)裝置包括端對(duì)端地串聯(lián)以形成各部分的連續(xù)的鏈的多個(gè)部分，該多個(gè)部分包括至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分和至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分，該至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分起到阻止各部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、但允許各部分有選擇地運(yùn)動(dòng)的作用；多個(gè)部分互相合作可作相互相對(duì)的運(yùn)動(dòng)，并在(i)第一穩(wěn)定的、靜止的平衡位置和(ii)第二穩(wěn)定的、靜止的平衡位置之間受到至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分的偏壓，和兩個(gè)連到多個(gè)部分上的電觸頭包括第一和第二電觸頭，第一電觸頭與一個(gè)部分一起在(i)第一電觸頭接觸第二電觸頭以確定一個(gè)接通位置的第一位置，和(ii)第一電觸頭與第二電觸頭呈不接觸關(guān)系以確定斷開位置的第二位置之間運(yùn)動(dòng)。
73.如權(quán)利要求72的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分由基本柔性的接頭連接，其中至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分和該基本柔性的部分整體成形。
74.如權(quán)利要求72的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中該多個(gè)部分整體成形。
75.如權(quán)利要求72的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中多個(gè)部分由單塊材料整體形成，該單塊材料的剖面尺寸具有(i)相對(duì)較厚的部分，(ii)相對(duì)較薄的部分，(iii)至少一個(gè)部分具有中間厚度；相對(duì)剛性的部分由相對(duì)較厚的部分形成，因此通常是剛性的，基本柔性的部分由相對(duì)較薄的部分形成因此通常是順應(yīng)的，相對(duì)柔性和彈性的部分由中間厚度部分形成，因此既具有柔性又具有彈性。
76.如權(quán)利要求72的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中多個(gè)部分包括由三個(gè)基本柔性的接頭或樞軸接頭，端對(duì)端地串聯(lián)的四個(gè)相對(duì)剛性的部分，和一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分，該相對(duì)柔性和彈性的部分固定地連接到相鄰的剛性部分上。
77.如權(quán)利要求72的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中第一位置是一個(gè)低能量位置，在該位置上，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的構(gòu)件基本上不偏轉(zhuǎn)和基本上不儲(chǔ)存能量；其中第二個(gè)位置是一個(gè)力加載位置，在該位置上，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分偏轉(zhuǎn)并儲(chǔ)存能量，從而該機(jī)構(gòu)在第二位置上加上一個(gè)力。
78.如權(quán)利要求72的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在第一和第二位置中的一個(gè)或兩個(gè)上偏轉(zhuǎn)。
79.如權(quán)利要求72的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在第一和第二位置中的一個(gè)或兩個(gè)上不偏轉(zhuǎn)。
80.如權(quán)利要求72的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中多個(gè)部分包括一個(gè)具有第一和第二端部的第一相對(duì)剛性的基部部分，一個(gè)可相對(duì)于基部部分運(yùn)動(dòng)并具有第一和第二端部的第二相對(duì)剛性的連接部分，一個(gè)在第一端部上連接在基部和連接部分之間的第一臂部分，一個(gè)在第二端部上連接在基部和連接部分之間的第二臂部分；和其中第一臂部分轉(zhuǎn)向基部部分和第二臂部分在第一方向轉(zhuǎn)離基部部分。
81.如權(quán)利要求80的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中三個(gè)基本柔性的接頭和一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在連接點(diǎn)上連接各部分。
82.如權(quán)利要求80的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中至少一個(gè)臂部分是相對(duì)柔性和彈性的部分。
83.如權(quán)利要求72的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中多個(gè)部分具有類似四桿聯(lián)動(dòng)裝置的準(zhǔn)剛體模式。
84.如權(quán)利要求72的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中該機(jī)構(gòu)是一個(gè)Young機(jī)構(gòu)。
85.如權(quán)利要求72的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中該機(jī)構(gòu)是一個(gè)格拉肖夫機(jī)構(gòu)。
86.如權(quán)利要求72的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中該機(jī)構(gòu)是一個(gè)非格拉肖夫機(jī)構(gòu)。
87.如權(quán)利要求72的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中每個(gè)部分的長(zhǎng)度小于500μm。
88.如權(quán)利要求72的雙穩(wěn)定開關(guān)裝置，其中每個(gè)部分的厚度小于3μm。
89.一種雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)包括端對(duì)端地串聯(lián)以形成各部分的連續(xù)的鏈的多個(gè)部分，該多個(gè)部分包括具有第一和第二端部的第一和第二相對(duì)剛性的部分，和在第一和第二端部分別連到上述第一和第二剛性部分上的第一和第二相對(duì)柔性和彈性的部分，第一剛性部分由銷接頭連到第一和第二相對(duì)柔性和彈性的部分上，第二剛性部分固定地連到相對(duì)柔性和彈性的部分上，該多個(gè)部分互相合作可在(i)第一穩(wěn)定的、靜止的平衡位置和(ii)第二穩(wěn)定的、靜止的平衡位置之間相互相對(duì)地運(yùn)動(dòng)。
90.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分由基本柔性的接頭連接，其中至少兩個(gè)相對(duì)剛性的部分和基本柔性的接頭整體成形。
91.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該多個(gè)部分整體成形。
92.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分由單塊材料整體成形，該單塊材料的剖面尺寸具有(i)相對(duì)較厚的部分，(ii)相對(duì)較薄的部分，(iii)至少一部分具有中間厚度，相對(duì)剛性的部分由相對(duì)較厚的部分形成，因此通常是剛性的；基本柔性的部分由相對(duì)較薄的部分形成，因此通常是順應(yīng)的，相對(duì)柔性和彈性的部分由中間厚度的部分形成，因此既有柔性又具有彈性。
93.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該多個(gè)部分包括由三個(gè)基本柔性的接頭或樞軸接頭端對(duì)端地串聯(lián)的四個(gè)相對(duì)剛性的部分，和一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分，該相對(duì)柔性和彈性的部分固定地連接到相鄰的剛性部分上。
94.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中第一位置是低能量位置，在該位置上，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的構(gòu)件基本上不偏轉(zhuǎn)并基本上不儲(chǔ)存能量；其中第二個(gè)位置是一個(gè)力加載位置，在該位置上，至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分偏轉(zhuǎn)并儲(chǔ)存能量，從而使該機(jī)構(gòu)在第二位置上加上一個(gè)力。
95.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在第一和第二位置中的一個(gè)或兩個(gè)上偏轉(zhuǎn)。
96.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分在第一和第二位置的一個(gè)或兩個(gè)上基本上不偏轉(zhuǎn)。
97.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，還包括兩個(gè)連到多個(gè)部分上的電觸頭包括第一和第二電觸頭，第一電觸頭與一個(gè)部分一起可在(i)第一電觸頭接觸第二電觸頭以確定一個(gè)接通位置的第一位置，和(ii)第一電觸頭和第二電觸頭呈不接觸關(guān)系以確定一個(gè)斷開位置的第二位置之間運(yùn)動(dòng)。
98.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分包括一個(gè)具有第一和第二端部的第一相對(duì)剛性的基部部分，一個(gè)可相對(duì)于基部部分運(yùn)動(dòng)并具有第一和第二端部的第二相對(duì)剛性的連接部分，一個(gè)在第一端部上連接在基部和連接部分之間的第一臂部分，一個(gè)在第二端部上連接在基部和連接部分之間的第二臂部分，和其中第一臂部分轉(zhuǎn)向基部部分和第二臂部分在第一方向上轉(zhuǎn)離基部部分。
99.如權(quán)利要求98的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中三個(gè)基本柔性的接頭和一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分將各部分連接在連接點(diǎn)上。
100.如權(quán)利要求98的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中至少一個(gè)臂部分是一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分。
101.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)部分具有類似四桿聯(lián)動(dòng)裝置的準(zhǔn)剛體模式。
102.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是一個(gè)Young機(jī)構(gòu)。
103.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是一個(gè)格拉肖夫機(jī)構(gòu)。
104.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中該機(jī)構(gòu)是一個(gè)非格拉肖夫機(jī)構(gòu)。
105.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)部分的長(zhǎng)度小于500μm。
106.如權(quán)利要求89的雙穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其中每個(gè)部分的厚度小于3μm。
全文摘要
一種順應(yīng)的雙穩(wěn)定的操作機(jī)構(gòu)(10)包括多個(gè)連接的部分(14),該多個(gè)連接部分包括至少兩個(gè)剛性部分(22、26、30)和至少一個(gè)相對(duì)柔性和彈性的部分(34)。相鄰的剛性部分由柔性接頭(52)或銷接頭(54)連接。柔性的和彈性的部分或固定地或由銷接頭連到相鄰的剛性部分上。至少有四個(gè)銷接頭、柔性接頭和/或柔性和彈性部分。該柔性和彈性的部分阻止運(yùn)動(dòng)并偏壓多個(gè)剛性部分。連接后的部分在第一和第二穩(wěn)定的平衡位置(70、72)之間運(yùn)動(dòng)。各部分具有類似四桿聯(lián)動(dòng)裝置的準(zhǔn)剛體模式。各部分和柔性接頭可整體成形。第一和第二電觸頭(90、92)連到該各部分上,以在各部分運(yùn)動(dòng)到一個(gè)位置時(shí)形成電連接。
文檔編號(hào)H01H1/00GK1350691SQ00807609
公開日2002年5月22日 申請(qǐng)日期2000年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月29日
發(fā)明者布賴恩·D·詹森, 拉里·L·豪厄爾, 格雷戈里·M·羅奇 申請(qǐng)人:布萊阿姆青年大學(xué)