按钮开关的制作方法

按钮开关
【技术领域】

背景技术：

1.现有技术中已知的按钮开关通常用于切换电子设备的开启和/或关闭，为此开关外壳中设有一个触点系统。通过一个手动操作元件，即按钮，以实现切换操作。
2.de9305556u1和ep2141717a1描述了一种按钮开关，其中使用电控致动器将按钮从接通位置移动到断开位置使触点彼此释放。按钮的保持装置以滑块的形式提供，具有用于按钮的销的开关心引导件，以便将按钮保持在接通位置。然而，触点系统的这种受控切换仅在接通位置是可能的，无法远程打开开关以将触点关闭。
3.为了将电气设备集成到物联网中，设备之间必须相互联网。对于这样的系统(iot)，先决条件是开关可以由致动器控制操作元件处于两个开关位置。这种远程可控开关在文件de102016101016和de102016101017中示出，但仅以翘板开关的形式示出。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种按钮开关，它可以在两个开关位置手动操作和远程操作，两种开关操作的效果相同，即具有相同的开关力和相同的开关触觉。
5.该目的通过具有权利要求1中特征的按钮开关来实现。从属权利要求描述了较佳的实施方式。
6.本发明第一实施方式中的新型按钮开关具有用于手动操作的按钮，该按钮可轴向移动地安装在开关外壳上，并且具有至少两个不同的操作位置。至少一个复位弹簧作用于该按钮，该复位弹簧的弹力在断开位置的方向上作用于所述按钮。具有至少一个可动触点和至少一个固定触点的触点系统设置在所述外壳中。电连接端子从这些触点引出所述外壳。所述按钮不直接连接所述可动触点。本发明还包括了一种传动机构，用于将按钮的手动操作传递到设置有可动触点的接触元件上，该传动机构一方面与按钮相互工作，另一方面与接触元件相互工作，以便在按钮的一个操作位置闭合电路，所述操作位置对应于一个开关位置，例如接通位置，并在按钮的另一个操作位置中断电路，该操作位置对应于另一个开关位置，即断开位置。此外，除了如上所述的按钮的手动操作之外，还可以通过远程控制所述开关从一个开关位置切换到另一个开关位置。这种远程控制的切换通过布置在按钮开关的外壳中并作用在传动机构上的双稳态致动器的方式实现。所述致动器有一个e形磁芯，其由两个半磁轭组成并且中间设置有一个永磁体。
7.所述传动机构具有可枢转的控制杆，所述控制杆与其驱动元件接合在所述按钮上引导槽中。例如，本实施方式中，这种引导槽是心形引导件，所述控制杆的钩形驱动元件被引导到该心形引导件中。所述控制杆还直接或间接地连接到设置有所述可动触点的接触弹簧。较佳的，枢转控制杆具有两个臂。根据所述控制杆的枢转位置，一个臂接触所述双稳态致动器并通过接触形成闭合磁路。所述永磁体产生永磁通量，以保持所述控制杆的开关位置。该开关位置可以通过产生另一个磁场来取消。为此，在执行器的两侧设置了一个励磁绕
组。通过激励所述励磁绕组可以产生电磁通量。所述励磁绕组的缠绕方式是在通电过程中产生电磁通量，该电磁通量与永久磁通量方向相反，因此该闭合磁路在磁轭的一半处熄灭，所述控制杆的臂不再被吸引。存在于磁轭另一半中的磁通量对所述控制杆的另一臂施加吸引力，从而导致所述控制杆枢转。有利地所述控制杆与所述接触弹簧耦合，进而在相应的接触位置产生支持切换的力。
8.除了这种直接耦合，间接耦合也是可能的。所述控制杆可以直接或间接连接到所述接触弹簧。
9.本发明按钮开关的核心是带有两个半磁轭和永磁体的双稳态致动器。在励磁绕组的被动状态下，即当这些线圈未被激活时，永磁通量将所述控制杆的臂保持在致动器上并将其稳定地拉到相应的磁轭上。根据哪个臂固定在致动器上，所述开关处于断开或接通位置。
10.另一方面，所述控制杆作用在具有所述可动触点的所述接触弹簧上。特别地，在本发明的一个实施方式中，所述控制杆的一个臂延伸超过其与所述致动器的接触点并且在其端部联接到与接触弹簧连接的传动元件。在这种方式下，带有可动触点的接触弹簧在所述控制杆的一个枢转位置被压靠至所述固定触点上，并在控制杆的另一个枢转位置被拉离该固定触点。所述触点弹簧被设计为使得弹簧舌作为可动触点的载体。通过释放所述弹簧舌，使得即使在触点闭合之后，该触点弹簧仍可继续运动，产生所谓的过冲程。这会在触点闭合时产生适当的接触力。
11.为了切换接触系统，一方面可以通过所述按钮开关进行手动操作，这通过其与所述控制杆的主动连接引起所述控制杆的枢转运动进而实现接触系统的切换。另一方面，对于按钮开关的远程控制，根据回路激活一个或两个线圈，从而相应的闭合磁路被熄灭，并且在另一个轭上，磁路吸引所述控制杆的臂，这意味着控制杆被枢转。在所述线圈与其控制电压断开后，这个现在完全闭合的永久磁路也会保持被吸引的控制杆，从而保持新的开关位置。
12.新的按钮开关可以将电气设备集成到“物联网”系统中，也可以实现远程切换。新的按钮开关可以以常规的手动方式同时操作。远程和手动操作等效的切换功能，使得当手动按下按钮时提供满意的触觉。这受到两个开关操作中双稳态执行器的等效运动行为的影响，无论是在断开时还是在接通时。特别地，在两个操作方向上可以产生一个精确的切换点，并在手动操作时感测。从文件de102010017874b4已知双稳态致动器及其操作模式。其描绘了高能谱和高保持力，因此整个按钮开关可以高度小型化。
13.所述按钮开关的所有可移动部件，如按钮、控制杆、接触弹簧，都强制耦合以切换接触系统，并且这些部件之一的运动导致其他部件的运动。所述双稳态致动器确保所述接触系统只能呈现两个定义的状态。
14.本发明第二实施方式中的新型按钮开关包括外壳、手动操作元件和在外壳内部的至少两个电触点，其中，所述操作元件可移动地安装并构造成具有对应于两个不同开关位置的两个不同操作位置，每个电触点作为电连接端子引出外壳，一触点设计为固定触点，另一个触点设计为可动触点。新型开关还包括集成在开关外壳中的用于远程控制的双稳态致动器，其中所述操作元件直接或间接地与所述双稳态致动器的控制杆或部件相互作用，所述操作元件、所述控制杆或构件和可动触点彼此强制耦合，使得操作元件可以以手动或远
程控制的方式从一个操作位置移动到另一个操作位置。
15.本发明第三实施方式中的新型按钮开关包括外壳和在所述外壳内的至少两个电触点，每个电触点作为电连接端子被引出外壳，一个触点设计为固定触点，另一个设计为可动触点。该新型开关包括具有对应于两个不同开关位置的两个不同操作位置的操作组件，还包括集成在开关外壳中的用于远程控制的双稳态致动器，其中操作组件直接或间接地与双稳态致动器的控制构件相互作用，所述操作组件、所述双稳态致动器的控制件和所述可动触点相互强制连接进而新的电子开关就可以从一个开关位置远程切换到另一个位置。
【附图说明】
16.图1是本发明实施方式中按钮开关的立体示意图；
17.图2是无外壳的按钮开关处于断开位置的侧视图；
18.图3是无外壳和摇臂的按钮开关的透视图；
19.图4是无外壳的按钮开关处于接通位置的侧视图；
20.图5a
‑
5d示出了当按钮开关从接通位置被驱动到断开位置时控制杆和挂钩的位置的透视图。
【具体实施方式】
21.图1示出了带有外壳11的按钮开关10。手动操作元件，即按钮20，安装在外壳11上，以便它可以沿轴向移动。这可以通过按钮20上的导向槽21以及外壳侧的销12、13来确保。按钮20具有不同的操作位置，这将在后文进行解释。四个电连接端子15、16、17、18从外壳11突出。可以从图2更好地看出，图2示出了没有外壳的按钮开关10。电连接端子17、18是双稳态致动器30的控制连接端子。电连接端子15通过印刷电路板19连接到接触弹簧40，接触弹簧40在弹簧舌42的端部保持有可动触点41。电连接端子16连接到固定触点61。
22.按钮开关10在图2中处于断开位置并且可以通过手动按压按钮20移动到接通位置。所述按钮20不直接连接到承载可动触点41的接触弹簧40，但是提供了传动机构来传递按钮20的运动。传动机构包括控制杆50或称为控制部件，其具有作为驱动元件以与按钮20相互作用的钩形驱动元件，本实施方式中为挂钩51。为此，按钮20在支承体22上具有引导槽23。控制杆50的挂钩51接合在该引导槽23中并且在控制杆50移动或按钮20移动时被引导。在本实施方式中，引导槽23被设计为心形曲线。在图2或图5a中按钮20的起始位置，挂钩51位于引导槽23的心形曲线的下部位置。如果按钮20被操作，即在如本实施方式中被按下，则挂钩51在心形曲线中被推向右侧，从而在控制杆50上产生扭矩，这导致控制杆50枢转。本实施方式中，该控制杆50可枢转地安装在双稳态致动器30上。控制杆50具有两个臂53、54。臂54与一传动元件52耦合。接触弹簧40的一成角度的臂43耦合在该传动元件52上，使得按钮20的操作可以导致控制杆50枢转并且使得接触弹簧40降低。当可动触点41被压到固定触点61上时，进而导致接触。所述控制杆50及其挂钩51的实现位置在图4和图5b中示出。此时，所述按钮开关10被导通。如果按钮20现在被短暂释放，挂钩51可以跳到最右侧位置，如图5c所示。所述按钮20被复位弹簧14移动到其升高的初始位置。这允许按钮20被进一步压入。当再次按下按钮20时，所述挂钩51在心形曲线上再次被迫向左移动，如图5d所示，并且控制杆50枢转，打开触点，所述按钮开关10断开。当被按压的按钮20再次被释放时，它被复位弹簧14
移动到其升高的初始位置并且挂钩51跳到心形曲线的较低位置，如图5a所示。
23.上述手动切换的操作可以通过遥控方式相同的实现，因为所述控制杆50不仅与所述按钮20连接，还与双稳态致动器30连接。该致动器30布置在外壳11中并且在用于保持中心腿36的两个半磁轭34、35之间的居中位置具有永磁体32。以这种方式，形成了e形磁芯。在致动器30的两侧，均设置有一个励磁绕组31。在被动状态下，即当励磁绕组31未被激活并因此不产生附加磁场时，永磁体32用于保持所述控制杆50的臂53、54。在图2中，保持的是臂53。在所示的致动器30的左半部中，通过接触所述控制杆50的臂53而存在闭合的磁路a，由此永磁磁通流经所述永磁体32、所述中心腿36、所述磁轭34和所述臂53。由所述永磁体32输送的永磁磁通将致动器30上的臂53稳定地保持到磁轭34上。如图2所示的所述控制杆50的这个位置，所述接触弹簧40通过所述传动元件52被向上拉使得所述可动触点41与所述固定触点61相距一段距离。在手动或远程控制至开关的断开位置，如图2所示，控制杆50向左倾斜。
24.如果此时激活线圈31，本实施方式中是磁轭34上的励磁绕组31，由于线圈31的磁场与磁路a相反，则磁轭34中的磁路a被抵消。永磁体产生的磁路a从左侧并联电路移入右侧并联电路。这会使得控制杆50的臂54上施加磁吸引力，导致控制杆50向右枢转，从而闭合磁轭35处的间隙。如果将磁轭34处的线圈31的控制电压断开，则臂54保持在致动器30处。由于其磁路b，永磁体32产生保持臂54的磁力。该位置如图4所示。随着臂54下降，传动元件52也下降，进而接触弹簧40的臂43移动。通过降低接触弹簧40，在可动触点41和固定触点61之间建立接触。在手动或远程控制至开关的接通位置，本实施方式中的控制杆50向右倾斜。可以按下按钮20以断开触点的接触。同样地，可以通过产生磁场来激励与磁轭35相邻的励磁绕组31以触发该切换过程。
25.可动触点41由接触弹簧40提供，如图2至图4中所示。接触弹簧40的形状较佳的在图3的透视图中示出。接触弹簧40的形状被设计成具有可动触点41的载体的弹簧舌42。接触弹簧40的一端通过印刷电路板19连接到电连接端子15并且在该端被牢固地夹紧。接触弹簧40的另一端与臂43成角度，臂43具有接合在传动元件52中的接合端44。该传动元件52耦合到控制杆50，使得控制杆50的枢转运动可以引导接触弹簧40降低或升高。由于弹簧舌42的释放，当接触弹簧40下降时，该接触弹簧40也可以在触点闭合后进一步向下移动并产生所谓的过冲程，见图4。这会在触点闭合时产生合适的接触力。在断开位置，如图2所示，弹簧舌42的一端靠在止动件33上；这里同样也没有阻止接触弹簧40的继续运动。所示接触弹簧40的优点在于，由于弹簧舌42的释放，即使接触弹簧40的端部位置由于制造和组装公差而变化，接触41也可以安全地接触固定接触61。此外，还抑制了不希望的接触反弹。需要说明的是，在其他实施方式中，控制杆50可以替换为任何其他形状的控制件。接触弹簧40可具有多个带有可动触点41的弹簧舌42，触点41相应地与多个对应固定触点61相互作用，即触点系统可以包括多对触点41、61。这样，对于相同安装控件的开关10，触点的跳动可以最小化，并且电流承载能力或开关容量可以增加。
26.此外，既可以在接通位置也可以在断开位置向双稳态致动器30提供预设的弹簧力，从而支持切换运动的开始，并且使得切换可以更快和更安全。
27.对于按钮开关10的其他实施方式，可以提供另一个触点来代替之前描述的止动件33以形成转换开关。
28.本发明不限于所示的实施方式。按钮开关10可以包含提供照明、通信、时间控制或声音信号的另外的电子元件。
29.10按钮开关
30.11外壳
31.12、13销
32.154的电连接端子
33.1661的电连接端子
34.17、183的电连接端子
35.19印刷电路板
36.20按钮
37.21导向槽
38.23引导槽，心形曲线
39.30双稳态致动器
40.31励磁绕组、线圈
41.32永磁铁
42.33止动件
43.34、35磁轭
44.36中心腿
45.40接触弹簧
46.41可动触点
47.42弹簧舌
48.43臂
49.44接合端
50.50控制杆
51.51挂钩
52.52传动元件，耦合器
53.53、54臂
54.61固定触点
55.a、b磁路