Привод кнопочного выключателя Советский патент 1992 года по МПК H01H13/70 

Изобретение относится к электротехнике и использовано в органах управления РИА, в частности в системах ввода и преобразования информации РИА, например в клавиатурах.

В связи с повышением роли эргономических аспектов РИА, входящей в систему человек-машина, им уделяется особое внимание при разработке органов управления РИА. Среди органов управления широко распространены выключатели и переключатели, для удобства работы с которыми в их конструкции вводится механизм тактильности, дающий оператору ощущение завершения операции нажатия. Это обеспечивает психологическую разгрузку оператора, повышая его уверенность в совершении необходимого действия

Известна конструкция клавиатуры, в которой провал усилия нажатия (тактильность) осуществляется за счет того, что под каждым переключателем в слое с подвижными контактами сформированы купола таким образом, что подвижные контакты расположены на внутренних поверхностях этих куполов Нажатие на клавишу переключателя приводит к мгновенной деформации соответствующего купола и замыканию подвижного контакта с неподвижным, находящимся на слое, расположенном ниже в отделенном от слоя с подвижными контактами дистанционной прокладкой с отверстиями в местах контактирования.

Недостатком этого переключателя, как и всех плоских переключателей, является малый ход (0,5-1 мм) клавиши Известен клавишный выключатель, который снабжен приводным механизмом обеспечивающим полный ход клавиши Тактильный эффект в этом выключателе достигается за счет деформации выпуклой пружины закрепленной в гнезде на вертикальной поверхности выводной пластины коммутационного элемента Вертикальное перемещение вниз толкателя в корпусе выключателя при нажатии на клавишу трансформируется в горизонтальное щение конца L-образного рычага пр/м/шно рычажного приводного устройства в

V|

(Л 00

го со

результате чего этот конец приближается к выводной пластине коммутационного элемента и деформирует выпуклую пружину.

Недостатки данной конструкции - ее сложность, большое количество деталей и необходимость точного их выполнения для обеспечения надежной работы выключателя.

Наиболее близким к изобретению является кнопочный выключатель, в котором под нажимной кнопкой вокруг цилиндрического стержня (колонки), в котором перемещается толкатель выключателя, уложена свернутая в кольцо пружина, прилегающая к выступу на стержне. При нажатии на кнопку пружина перемещается через выступ на расширяющуюся часть стержня. При перемещении кольца пружины по горизонтальной поверхности выступа происходит, вследствие растягивания кольца, увеличение напряжения пружины и таким образом увеличение ее силы, а при переходе через ребро выступа происходит срыв кольца пружины вниз на вертикальную поверхность выступа, переходящую в расширяющуюся часть стержня. Этот срыв сопровождается скачкообразным уменьшением силы пружины, воспринимаемым как тактильность.

Основным недостатком известного выключателя является ухудшение условий для обеспечения ощутимой тактильности и одновременно достаточной безотказности с уменьшением габаритов выключателя, поскольку уменьшение диаметра кольца требует уменьшение толщины пружины, следствием чего будет уменьшение скачка усилия. При этом большая толщина пружины в единственном кольце уменьшает ее пружинящие свойства и создает предпосылки к быстрому отказу в работе из-за разрыва кольца пружины. Кроме того, использование только этой пружины в конструкции выключателя может обеспечить лишь очень малый ход приводного механизма.

Цель изобретения - обеспечение тактильности при работе кнопочного выключателя достаточно малых размеров, например в клавиатуре, при одновременном обеспечении простоты и надежности конструкции.

Поставленнная цель достигается тем, что в приводе кнопочного выключателя, содержащем нажимную кнопку со стержнем, колонку, в которой скользит стержень, и пружину, которая надета на колонку, поверхность верхнего торца колонки выполнена с наклоном, пружина выполнена многовитко- вой, а конец верхнего витка ее изогнут внутрь витка пружины, направлен вглубь ее и расположен над наклонной поверхностью

торца колонки с возможностью скольжения по нему.

В предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом изменяется как форма

пружины, так и система взаимодействия пружины с колонкой

Многовитковая форма пружины обеспечивает ей возможность выполнения одновременно двух функций возврата кнопки

0 при полном ходе приводного механизма и сообщения ей свойства тактильности. а также придает пружине новое качество1 она становится менее жесткой, т е. для нее увеличивается диапазон допустимых нагрузок.

5Наклонная поверхность верхнего торца

колонки обеспечивает возможность соскальзывания с нее конца верхнего витка пружины при нажатии на него сверху.

Изогнутость конца верхнего витка пру0 жины внутрь витка пружины обеспечивает его размещение над наклонной поверхностью верхнего торца колонки и предотвращает его сцепление с нижними витками после соскальзывания с торца колонки и

5 при возврате кнопки в исходное положение. Изогнутость конца верхнего витка пружины вглубь ее обеспечивает возможность упора верхнего витка пружины в наклонную поверхность торца колонки при их взаимодей0 ствии, а за счет этого - возможность начального кратковременного увеличения крутизны силы многовитковой пружины.

На фиг. 1 представлен привод кнопочного выключателя; на фиг 2 - зависимость рас5 пределения усилия нажатия по ходу кнопки для привода в соответствии с фиг.1.

Привод кнопочного выключателя содержит нажимную кнопку 1, скользящий стержень 2, колонку 3, в которой скользит

0 стержень 2, при этом поверхность 4 верхнего торца колонки 3 выполнена с наклоном, многовитковую пружину 5, которая надета на колонку 3, конец 6 верхнего витка многовитковой пружины 5 изогнут внутрь витка

5 пружины, направлен вглубь ее и расположен над наклонной поверхностью 4 торца колонки. 3 с возможностью скольжения по нему.

Привод кнопочного выключателя рабо0 тает следующим образом.

При нажатии на кнопку 1 происходит перемещение вниз скользящего стержня 2 в колонке 3. При этом пружина 5 начинает сжиматься с верхнего витка, приподнятого

5 над колонкой 3 своим концом 6. Конец 6 по мере хода кнопки 1 касается наклонной поверхности 4 торца колонки 3 и, упираясь, скользит по ней. В силу того, что жесткость отогнутого конца 6 больше, чем жесткость пружины 5 в витке, и поскольку верхний

край отогнутого конца 6 является одновременно началом верхнего витка, при указанном перемещении отогнутый конец 6 сообщает движение началу собственно витка, растягивая его и увеличивая тем самым радиус ближней к отогнутому концу части витка (усилие при этом растет). Дойдя до нижней кромки наклонной поверхности 4 торца колонки 3, отогнутый конец 6 соскальзывает вглубь пружины в зазор между ней и вертикальной стенкой колонки 3. Если до этого нагружение пружины 5 происходит, начиная с одного ее конца 6. для которого имеется упор в виде наклонной поверхности 4 торца колонки 3, и при этом пружина

5проявляет себя как прижимная, торсионная и витая одновременно и характеризуется большой крутизной изменения силы на малом участке хода, то после преодоления нижней кромки наклонной поверхности 4 торца колонки 3, лишившись упора для упомянутого конца 6, пружина 5 работает только как многовитковая и характеризуется малой крутизной на большом участке хода. Это резкое изменение характера измене- ния силы пружины 5 при переходе ее конца

6через нижнюю кромку наклонной поверхности 4 торца колонки 3 воспринимается как тактильность.

Фиг 2 иллюстрирует характер измене ния усилия в зависимости от хода кнопки Н графике можно выделить несколько участков: нарастание усилия (до момента соскальзывания отогнутого конца 6 с торца колонки 3), резкое уменьшение усилия (в момент соскальзывания), проявляемое как тактильность, дальнейший линейный рост усилия до момента касания скользящего стержня 2 (толкателя) к контактам и нелинейный рост усилия в конце полного хода, характеризующий изменение усилия за счет деформации уже не в пружине 5, а в системе толкатель-контакты, например, за счет деформации эластичного амортизатора в толкателе или упругих элементов контактной системы.

Формула изобретения Привод кнопочного выключателя, содержащий нажимную кнопку со стержнем, колонку, в которой скользит стержень, и пружину, которая надета на колонку, отличающийся тем, что, с целью обеспечения тактильности, поверхность верхнего торца колонки выполнена с наклоном пружина выполнена многовитковой, а конец верхнего витка ее изогнут внутрь витка пружины, направлен вглубь ее и расположен над наклонной поверхностью торца колонки с возможностью скольжения по нему.

Использование: в электротехнике в качестве привода для выключателей и переключателей электрических цепей Сущность изобретения: в приводе кнопочного выключателя, состоящем из кнопки со стержнем, колонки и пружины, верхний торец колонки выполнен с наклоном, а пружина - много- витковой. Конец верхнего витка пружины изогнут внутрь витка и направлен вглубь пружины. Изменение усилия нажатия в зависимости от хода кнопки при скольжении конца верхнего витка пружины по наклонной поверхности торца колонки создает эффект тактильности 2 ил.

Фиг./

-3

fr

Фие2

A/A;

полного хода