專利名稱:開關(guān)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種開關(guān)，更加具體地，涉及一種能夠與各種控制器、設(shè)備和其它應(yīng)用一起使用的按鈕開關(guān)。
背景技術(shù)：
按鈕開關(guān)眾所周知。按鈕開關(guān)用于各種應(yīng)用中，例如工業(yè)設(shè)備的控制手柄、戶外控制和醫(yī)療設(shè)備等。通常，按鈕開關(guān)根據(jù)應(yīng)用而用于閉合或斷開電路。例如，一個已知類型的按鈕開關(guān)的例子，當(dāng)壓下按鈕時，電路閉合，并且在壓下按鈕期間保持閉合。當(dāng)釋放按鈕時，電路斷開。為了再次閉合電路，必須再次壓下按鈕。這些類型的開關(guān)隨著壓下和釋放按鈕，提供瞬間的開/關(guān)操作。
一種已知形式的瞬時按鈕開關(guān)使用機械開關(guān)組件，所述機械開關(guān)組件包括導(dǎo)電元件，例如與按鈕結(jié)合的導(dǎo)電條。使用中，當(dāng)壓下按鈕時，促使導(dǎo)電條與一對安裝在開關(guān)主體上的間隔分開的電開關(guān)終端形成接觸。一旦相接觸，則位于開關(guān)終端之間的電路閉合，并且只要按鈕保持壓下，所述電路將保持閉合。當(dāng)釋放按鈕時，導(dǎo)電條將從終端移開，由此斷開電路。通常這種類型的瞬時開關(guān)在按鈕壓下時將電路閉合，但是還有一種已知的瞬時按鈕開關(guān)，當(dāng)按鈕壓下時，將終端之間的電路斷開。而且，雖然上面描述的瞬時開關(guān)為常見類型，但是還有一種已知的按鈕開關(guān)，通過一個動作保持連接，然后通過另一個動作改變連接(例如按壓-按壓動作(push-push action))。通過該保持連接開關(guān)，壓下和釋放按鈕使終端之間的電路閉合，再次壓下和釋放按鈕，則電路斷開。類似的，保持連接開關(guān)可設(shè)置成當(dāng)壓下和釋放按鈕時，電路斷開，而再次壓下和釋放按鈕時，電路閉合。
在另一種已知形式的按鈕開關(guān)中，使用霍爾效應(yīng)集成電路，而不是機械開關(guān)操作。在霍爾效應(yīng)形式中，機械形式的導(dǎo)電條由磁體取代。磁體放置在柱塞中，所述柱塞位于開關(guān)主體內(nèi)。柱塞可操作地與按鈕連接。磁體與霍爾效應(yīng)芯片(hall-effect chip)共同起作用，所述霍爾效應(yīng)芯片也位于開關(guān)主體內(nèi)，并且電連接到開關(guān)終端。如已知的現(xiàn)有技術(shù)，霍爾效應(yīng)磁體和芯片提供開關(guān)的開/關(guān)操作功能。
還有一個已知形式的按鈕開關(guān)，包括發(fā)光二極管(LED)的使用。LED通常不與開關(guān)操作相關(guān)聯(lián)，而是用作理想的指示裝置。換句話說，LED將感測或檢測開關(guān)處于斷開還是閉合狀態(tài)，并發(fā)射光信號指示該狀態(tài)。
通常，按鈕開關(guān)通過卡接安裝、螺紋安裝或表面安裝與匹配部件或表面連接。
但是已知的按鈕式霍爾效應(yīng)開關(guān)具有一些缺陷。如上面所描述的，霍爾效應(yīng)開關(guān)需要放置在開關(guān)主體內(nèi)的磁鐵和霍爾效應(yīng)芯片。另外，開關(guān)主件包括通常用做指示器的LED，所述LED位于開關(guān)主體內(nèi)。這些開關(guān)設(shè)計具有不同的使用和應(yīng)用。因為開關(guān)的設(shè)計和應(yīng)用各不相同，因此需要多個零件和部件，導(dǎo)致成本高及組裝時間長。因此希望提供一種簡化的、廉價的和通用的霍爾效應(yīng)開關(guān)組件，設(shè)置成并且適于提供表面安裝的霍爾效應(yīng)芯片裝置和LED，如果提供LED。本發(fā)明旨在提供這樣的開關(guān)組件。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明致力于一種開關(guān)組件，所述開關(guān)組件能夠開動所述開關(guān)組件的用戶所選擇的各種霍爾效應(yīng)芯片裝置中的任何一種。所述開關(guān)組件可提供一種瞬時開關(guān)連接，例如單按壓系統(tǒng)，或一種保持開關(guān)連接，例如按壓-按壓系統(tǒng)(push-push system)。而且，本發(fā)明可包括反饋機構(gòu)，例如提供開關(guān)連接的視覺反饋的LED部件和類似的傳感器，并且可包括提供開關(guān)連接的觸覺反饋的觸覺反饋部件。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將通過閱讀以下詳細(xì)描述的說明書、權(quán)利要求
書和附圖而對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員變得清晰，其中附圖中相同的標(biāo)記用來表示相同的特征。
圖1為本發(fā)明的開關(guān)組件的立體等大圖。
圖2為本發(fā)明的開關(guān)組件的柱塞處于“開”位置中的等大圖。
圖3為本發(fā)明的開關(guān)組件的柱塞處于“關(guān)”位置中的等大圖。
圖4為示出本發(fā)明掣爪的開關(guān)組件等大圖。
圖5為從圖4的5-5線剖開的開關(guān)組件的側(cè)面剖視圖。
圖6為圖1中的開關(guān)組件從底部看的等大圖。
在詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例之前，應(yīng)可理解，本發(fā)明不限于下面描述中所提出的和附圖中所示出的其詳細(xì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和部件的布置。本發(fā)明可以有其它的實施方式，并且能以各種方式實行或?qū)崿F(xiàn)。而且，應(yīng)可理解，本文所使用的措詞和術(shù)語是出于描述的目的，而不應(yīng)被視為是限制?！鞍ā焙汀鞍奔捌洳煌谋硎龇绞降囊馑际前虬ㄆ浜笏谐龅母黜椈蚱涞韧鎿Q，以及附加的各項及其等同替換。
具體實施方式參考附圖，圖中示出了本發(fā)明的開關(guān)系統(tǒng)。所述開關(guān)系統(tǒng)可與很多電子產(chǎn)品一起使用，例如計算機、商務(wù)機、音樂鍵盤混頻器及類似物。開關(guān)系統(tǒng)可提供瞬時開關(guān)連接，例如單按壓系統(tǒng)，或保持開關(guān)系統(tǒng)，例如按壓-按壓系統(tǒng)，以及如下所描述的。另外，開關(guān)系統(tǒng)可與霍爾效應(yīng)芯片裝置、LED和附加部件連同觸覺反饋特征和其它開關(guān)選項一起工作。根據(jù)本發(fā)明，單開關(guān)系統(tǒng)能夠因此包括所有的前述零件和部件，以提供更多的期望開關(guān)特性和選項，由此使開關(guān)系統(tǒng)適用于更多的期望應(yīng)用。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可理解和意識到更多的用于開關(guān)系統(tǒng)的其它可能的使用和應(yīng)用。
參考圖1，在示例性的實施例中，開關(guān)系統(tǒng)包括安裝表面或裝置，例如印刷電路板(PCB)700和開關(guān)組件20。開關(guān)組件通常包括主體100、彈簧200、一個或多個磁體300和致動器或柱塞400(本文中致動器和柱塞可互相替換)。開關(guān)組件20可任選包括掣爪500。主體100設(shè)置成包含開關(guān)組件20的多個內(nèi)部部件，如下面所討論的。
如圖5中所示，主體100還形成了具有第一開口114的第一端部110，柱塞400的第一端部410從第一開口114延伸出。在一些實施例中，鍵帽或按鈕，未示出(本文中鍵帽和按鈕可互相替換)，也連接于柱塞400的第一端部410，所述鍵帽或按鈕以卡接安裝到柱塞400的第一端部410上。開關(guān)組件20適于與各種霍爾芯片裝置和/或LED中的任何一種一起使用，包括不用定制購買的部件，使得終端用戶能夠選擇他們挑選的可能適合其需要的霍爾效應(yīng)芯片裝置和/或LED，例如較低能耗和較低噪音的開關(guān)技術(shù)。
參考圖1-6，主體100通常為矩形箱體形狀，但其它結(jié)構(gòu)的主體也可行。底部120用于將開關(guān)組件20固定到相關(guān)的安裝表面700上。柔性凸緣或指狀物124從底部120向外延伸，用于將開關(guān)組件20卡接安裝到位于相關(guān)裝置或安裝表面700中的配合開口702，由此將開關(guān)組件20固定到相關(guān)的裝置或安裝表面。凸緣124進(jìn)一步形成了凸緣端部126，凸緣端部126包括脊，且通過提供延伸穿過開口702并且與相關(guān)裝置表面或安裝表面700接合的抓持表面，來輔助將開關(guān)組件20固定到相關(guān)的裝置或安裝表面。換句話說，等柔性凸緣124穿過相關(guān)的裝置或安裝表面的配合開口時，柔性凸緣124將向里彎曲，并且當(dāng)柔性凸緣124完全穿過開口時，柔性凸緣124將向回彎曲到達(dá)其原始位置。此時，柔性凸緣124與安裝表面的后壁接合，并且防止開關(guān)組件20從開口中拔出。位于凸緣端部126上的脊將提供抓持表面，以進(jìn)一步輔助防止開關(guān)組件20從配合開口中移出。在可替代的結(jié)構(gòu)中，主體100可使用其它緊固件、粘接劑或通過其它已知的機械和化學(xué)方法直接安裝到相關(guān)的裝置或表面。
如圖1中所示，柱塞400形成壁構(gòu)件420。壁構(gòu)件420在主體100中縱向延伸。柱塞400進(jìn)一步形成突出構(gòu)件或突出物430(用于本文中的突出構(gòu)件或突出物可相互替換)，突出構(gòu)件或突出物430從壁構(gòu)件420延伸出，通過與掣爪500中的孔510接合，用于將掣爪500定位并保持。如圖4中所示，當(dāng)突出構(gòu)件430隨柱塞400移動時，掣爪500能夠環(huán)繞突出構(gòu)件430旋轉(zhuǎn)，并且掣爪500在掣爪槽或軌跡520中移動。如果期望開關(guān)系統(tǒng)使用保持連接，即按壓-按壓操作，則掣爪500用于使該按壓-按壓操作可行，并且提供保持連接。
如圖4和6中所示，主體100包括位于掣爪軌跡520中的突出部130和140，當(dāng)柱塞400在主體100中移動并且輔助提供按壓-按壓操作時，突出部130和140推動掣爪500環(huán)繞柱塞400的突出構(gòu)件430旋轉(zhuǎn)。如下面討論，可操作地與柱塞400相連接的突出構(gòu)件430，與主體100的突出部130和140配合，當(dāng)柱塞400壓下時，將推動掣爪500旋轉(zhuǎn)，并且在軌跡520中與主體100的突出部130和140接合。
對于瞬時連接或單按壓操作，則不使用掣爪500，并且突出構(gòu)件430將簡單地延伸穿過軌跡520。當(dāng)壓下柱塞400時，突出構(gòu)件430將在軌跡520中移動。
參考圖1-5，柱塞400位于主體100的內(nèi)部矩形箱體部分150內(nèi)。柱塞400可通過布置在柱塞400和主體100之間的卡接構(gòu)造連接到主體。主體100形成沿主體100的側(cè)部160的開口165和位于主體100的相對的側(cè)部(未示出)上的與開口165相對的開口。柱塞400上的突出部445將穿過開口165安裝。柱塞400和主體100設(shè)置成可使柱塞400在主體100內(nèi)移動，并且當(dāng)使用者壓下柱塞400的第一端部410時，柱塞400將在主體100內(nèi)移動，所述柱塞400連接于柱塞400的第一端部410。柱塞400進(jìn)一步形成矩形箱體460和第二端部470。第二端部470進(jìn)一步形成形成于柱塞的矩形箱體460中的中空內(nèi)部474。柱塞400的中空內(nèi)部474適于包含開關(guān)部件，例如霍爾效應(yīng)磁體300。
參考圖1、5和6，在示例性的實施例中，磁體300位于柱塞400的中空內(nèi)部474中。磁體300通常設(shè)置成與柱塞的中空內(nèi)部474的形狀相匹配，并且可按壓安裝，或通過其它技術(shù)固定到中空內(nèi)部474中。如已知的現(xiàn)有技術(shù)，磁體300將與霍爾效應(yīng)芯片裝置710共同起作用，霍爾效應(yīng)芯片裝置710表面安裝到相關(guān)的裝置或安裝表面700?；魻栃?yīng)芯片裝置710可以是由開關(guān)的使用者選擇的各種類型的霍爾效應(yīng)芯片裝置中的任意一種。
彈簧200可連接于柱塞400的第二端部470和主體100的第四端部180之間，第四端部180與主體的第一端部110相對。彈簧200可固定在主體100和柱塞400之間，并且當(dāng)壓下柱塞400時，可提供柱塞400的返回運動。
柱塞400可由透明塑料或類似的透明材料制成，從而在那些使用LED或類似的位置指示器的組件和結(jié)構(gòu)中，起到光管的作用。即從LED或其它指示器發(fā)出的光將傳輸經(jīng)過透明柱塞，并且通過柱塞400的第一端部410或可選的鍵帽的開口610發(fā)光。應(yīng)可理解，柱塞400可以是透明的，或者也可以是其它期望的顏色。
如圖1，4和5中所示，柱塞400也適于包括突出構(gòu)件430，突出構(gòu)件430從柱塞400的外表面向外延伸，以與按壓-按壓組件(push-push assembly)配合用于保持連接。即，突出構(gòu)件430從柱塞400的壁向外延伸，穿過柱塞400的壁420中的軌跡520，接合在掣爪軌跡520中。在使用中，當(dāng)壓下柱塞400時，突出構(gòu)件430將與掣爪500接合并且推動掣爪500在掣爪軌跡520中運動，運動方向與柱塞400的運動方向相同。掣爪500在掣爪軌跡520中接合從主體100伸出的突出部130和140的運動將推動掣爪500環(huán)繞柱塞400的突出構(gòu)件430旋轉(zhuǎn)，并且當(dāng)釋放柱塞400時，掣爪將抓牢突出部130，以完成系統(tǒng)的按壓-按壓操作，結(jié)果柱塞400處于如圖2中所示的保持位置。當(dāng)再次壓下柱塞400時，突出部140將使掣爪500旋轉(zhuǎn)，以當(dāng)釋放柱塞400時，使彈簧200推動柱塞400回到其如圖3中所示的原始位置。值得注意的是，根據(jù)本發(fā)明，單開關(guān)系統(tǒng)設(shè)計能夠包括所有的前述操作。
參考圖5，霍爾效應(yīng)芯片裝置710位于相關(guān)的裝置表面或安裝表面700上。為了完成霍爾效應(yīng)，如上面所說明的，霍爾效應(yīng)磁體300位于柱塞400內(nèi)的中部。而且，磁體300與霍爾效應(yīng)芯片裝置710共同起作用，以提供如現(xiàn)有技術(shù)中已知的開關(guān)的開/關(guān)操作。
參考圖1，5和6，如果需要將LED與開關(guān)系統(tǒng)一起使用，則可將LED720表面安裝到相關(guān)的裝置或安裝表面700。LED720可以是適于安裝到按鈕開關(guān)的任何已知的LED。在使用中，LED組件將在用戶壓下柱塞400時，起開關(guān)系統(tǒng)操作的指示器作用。如上所述，從LED720發(fā)出的光將通過柱塞400傳輸，并且可通過柱塞的第一端部410看到。在可替換的實施例中，開關(guān)組件20可以設(shè)置成在壓下柱塞400時提供觸覺反饋，如已知的現(xiàn)有技術(shù)。
前述的改變和改進(jìn)包含在本發(fā)明的范圍中。應(yīng)可理解，本文所公開并限定的本發(fā)明延伸到所有可替換的組合，所述組合包括本文所提到的或從全文和/或附圖中明顯看出的各個特征的兩個或多個。所有這些不同的組合構(gòu)成了本發(fā)明的各種可替代的方面。本文所描述的實施例說明了用于實現(xiàn)本發(fā)明的已知的最佳方式，并且使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠利用本發(fā)明。權(quán)利要求
將構(gòu)造成包括現(xiàn)有技術(shù)在一定程度上許可的可替換的實施例。
本發(fā)明的各個特征將在下面的權(quán)利要求
中提出。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)系統(tǒng)，包括開關(guān)組件，所述開關(guān)組件包括主體，其形成中空內(nèi)部和第一端部，所述第一端部形成開口，磁體，彈簧，和柱塞，其延伸到主體的中空內(nèi)部中，所述柱塞形成中空內(nèi)部及突出構(gòu)件，所述突出構(gòu)件從所述柱塞的第一壁向外延伸，所述柱塞的所述中空內(nèi)部適于容納磁體；和安裝表面，其包括霍爾效應(yīng)芯片裝置；其中，開關(guān)組件適于連接到安裝表面，并且與安裝到安裝表面的霍爾效應(yīng)芯片裝置一起工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，所述開關(guān)組件進(jìn)一步包括按壓-按壓機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，所述安裝表面為印刷電路板。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，所述主體進(jìn)一步形成柔性凸緣，所述柔性凸緣適于將開關(guān)組件安裝到安裝表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，所述開關(guān)組件通過粘結(jié)劑連接到安裝表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，所述柱塞是透明的。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，所述開關(guān)組件進(jìn)一步包括位于所述柱塞的第一壁和所述主體的頂部之間的掣爪。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，所述柱塞進(jìn)一步形成從所述柱塞的第一壁向外延伸的突出構(gòu)件。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，所述主體和所述柱塞進(jìn)一步形成掣爪軌跡，并且其中，所述柱塞的突出構(gòu)件可操作地與掣爪中的開口接合。
10.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，所述透明的柱塞適于傳輸從安裝在安裝表面上的LED發(fā)出的光。
11.一種開關(guān)系統(tǒng)，包括開關(guān)組件，所述開關(guān)組件包括主體，其形成第一端部、第二端部、頂部、底部和中空內(nèi)部，透明柱塞，其延伸進(jìn)入所述主體的中空內(nèi)部中，所述柱塞形成有中空內(nèi)部和從所述柱塞向外延伸的突出構(gòu)件，彈簧，其放置在所述主體的第二端部和所述柱塞的第一端部之間，霍爾效應(yīng)磁體，其放置在所述柱塞的中空內(nèi)部，和掣爪，其安裝在所述柱塞的第一壁和所述主體的頂部之間，所述柱塞的第一壁和所述主體的頂部形成掣爪軌跡，其中，所述柱塞的突出構(gòu)件延伸穿過掣爪中的開口并與所述掣爪接合；和安裝表面，其包括霍爾效應(yīng)芯片裝置；其中，開關(guān)組件適于并且設(shè)置成與安裝表面連接，并且與安裝在安裝表面的霍爾效應(yīng)芯片裝置一起工作。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，所述主體的底部進(jìn)一步包括柔性凸緣，所述柔性凸緣適于將開關(guān)組件安裝到安裝表面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，所述開關(guān)組件進(jìn)一步包括按壓-按壓機構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，在安裝表面安裝有LED。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，所述透明柱塞適于傳輸安裝在安裝表面的LED發(fā)出的光。
16.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，所述安裝表面為印刷電路板。
17.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的開關(guān)系統(tǒng)，其中，所述安裝表面為印刷電路板。
18.一種安裝開關(guān)系統(tǒng)的方法，包括以下步驟提供安裝表面和開關(guān)組件，所述開關(guān)組件包括主體、柱塞、磁體和彈簧，將霍爾效應(yīng)芯片裝置安裝到安裝表面，和將開關(guān)組件連接到安裝表面。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟將LED安裝到安裝表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的方法，其中，將開關(guān)組件連接到安裝裝置的步驟進(jìn)一步包括當(dāng)柱塞處于“開”的位置中時，將安裝在安裝表面的霍爾效應(yīng)芯片裝置與開關(guān)組件的磁體對齊。
專利摘要
一種開關(guān)組件，包括主體、致動器和底部，所述底部在單獨設(shè)計中，設(shè)計用于提供能夠激活各種霍爾效應(yīng)芯片裝置的裝置。本發(fā)明的開關(guān)組件可提供瞬時開關(guān)連接，例如單按壓系統(tǒng)或保持開關(guān)連接，例如按壓－按壓系統(tǒng)。而且，開關(guān)組件可包括反饋機構(gòu)，例如提供開關(guān)連接的視覺反饋的LED部件和類似物，以及也表示開關(guān)連接的觸覺反饋部件。
文檔編號H01H13/70GK1996757SQ200610126716
公開日2007年7月11日 申請日期2006年9月1日
發(fā)明者邁克爾·S.·佩德森, 布賴恩·特魯斯代爾 申請人:伊利諾斯器械工程公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan