Самовозвратный клавишный выключатель

Полезная модель относится к области электротехники и касается, в частности, конструкции самовозвратных клавишных выключателей.
Анализ функционала самовозвратного клавишного механизма выключателя показывает, что этот механизм основан на применении одной или нескольких клавиш, которые после приложения к каждой из них внешнего усилия (для замыкания или размыкания контактной группы) возвращаются в исходное положение. Такие устройства относятся к так называемым самовозвратным клавишным выключателям/переключателям. При этом цепь замыкается/размыкается вне зависимости от положения клавиши, то есть для переключения состояния силовой цепи необходимо задать управляющий импульс в эту цепь, что делается подводом к контактной группе цепи клавиши. После снятия внешнего усилия клавиша возвращается в исходное положение, оставляя цепь в состоянии, в которое она была приведена изменением положения клавиши. Сюда также относятся самовозвратные клавишным выключателям/переключателям, при нажатии на клавишу которых происходит срабатывание цепи, а при возврате клавиши в исходное положение цепь обесточивается (так называемый режим кнопочного выключателя дверного звонка). У данного типа выключателей клавиши в исходном состоянии располагаются параллельно стене или под углом к ней (декоративной накладке). При нажатии на нижнюю часть клавиши она замыкает контакт и возвращается на место. Такой выключатель внешне не отличим от кнопочного (звонковой кнопки).
Конструктивно такие самовозвратные выключатели/переключатели состоят из контактного механизма, базирующегося на плоском рамочном основании (суппорт) и от схемного решения которого зависит функционал клавиши. Рамочное основание (суппорт) может встраиваться в подрозетник в нише в стене или накладываться непосредственно на стену и закрепляться на ней (в рамном основании есть отверстия для крепления его в подрозетнике или на стене - навесной монтаж). На контактном механизме предусмотрены элементы установки клавиши с возможностью ее качания в сторону контактов и от них в обратном направлении или от контактов на одной стороне в направлении через нейтральное положение к контактам на другой стороне. Сверху на контактный механизм надевается декоративная рамка, охватывающая клавишу со всех сторон и закрывающая контактный механизм. Рамка в функционале контактной группы и клавиши не участвует, но является элементов предохранения электрической части выключателя от попадания внешней среды, влаги и в целях безопасности пользования голой рукой. Возврат клавиши из нажатого в исходное положение осуществляется пружиной/нами, пружинной пластинкой или иным пружинным механизмом.
При этом, независимо от немецкого, итальянского или британского стандартов исполнения выключателей и видов их монтажа все переключатели построены по общей схеме. Клавиша и декоративная рамка выполняются обязательно из жесткого плохо проводящего электричество и негорючего материала. При этом в дополнение к этим качествам материала считается, что этот материал должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать серьезные силовые нагрузки типа удара. Несмотря на конструктивный примитивизм выключателей, рамка и клавиша выполняются с высокой точностью по размерам и в сборке имеют минимизированные зазоры по сопрягаемым поверхностям. Величина этих зазоров сведена к минимуму, при котором жир и пыль и капли воды не проникают через эти зазоры внутрь выключателя к контактной группе. Все крепления спрятаны внутри, что исключает возможность случайного снятия клавиши или рамки.
Так, известен самовозвратный клавишный выключатель, содержащий смонтированную на плоском основании электроконтактную группу, клавишу, размещаемую над электроконтактной группой, а также рамку, охватывающую клавишу по ее периметру и связанную с основанием, при этом при нажатии на крайнюю часть клавиши последняя поворачивается в сторону электроконтактной группы, при котором происходит переключение состояния этой группы, а при снятии давления с клавиши она возвращается в исходное положение относительно рамки (см. "Выключатель Werkel WL01-01-02 белый" на сайте "goods", выложенная в разделе "Выключатели" в сети Интернет в режиме предложения к продаже по адресу: https://goods.ru/catalog/details/vyklyuchatel-werkel-wl01-01-02-belyy-600000605749/, обнаружено в сентябре 2020 г. ).
Данное решение принято в качестве прототипа (копия страницы сайта прилагается).
Недостаток данной конструкции заключается в сложности ее конструкции, обусловленной необходимостью применения рамки как отдельной детали, которая скрывает и защищает электроконтактную группу от случайного доступа к ней.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции самовозвратного клавишного выключателя за счет выполнения рамки и клавиш в виде одной детали, части которой предназначены для выполнения несвязанных между собой функций.
Указанный технический результат достигается тем, что в самовозвратном клавишном выключателе, содержащем смонтированную на основании электроконтактную группу, клавишу, размещаемую над электроконтактной группой и, а также рамку, охватывающую клавишу по ее периметру и связанную с основанием, рамка и клавиша выполнены в виде единой делали из упругодеформируемого материала, которая представляет собой по форме перевернутый дном вверх лоток, стенки которого являются рамкой и съемно закреплены на основании, а часть стенки дна, располагаемая над контактами указанной группы, отделена рассечением от стенки дна для образования консольно закрепленного в дне лепестка, являющегося клавишей.
При этом при выполнении электроконтактной группы в виде рядом расположенных пар контактов, над одной из которых расположен лепесток, являющийся клавишей, в дне выполнен дополнительный лепесток, являющийся клавишей, который расположен над соседней парой контактов, а при выполнении электроконтактной группы в виде пар контактов, расположенных напротив друг друга, и над одной парой из которых расположен лепесток, являющийся клавишей, в дне выполнен дополнительный лепесток, являющийся клавишей, который расположен над соседней напротив расположенной парой контактов.
Рассечения в дне могут быть выполнены в виде линейных прорезей для получения клавиши прямолинейной формы в плане или рассечения в дне для получения клавиши могут быть выполнены в виде прорезей, заканчивающихся на границе перехода дна в стенки. Кроме этого, рассечения в дне для получения клавиши могут быть выполнены в виде одной прорези, представляющей собой непересекающуюся незамкнутую кривую, крайняя точка которой расположена на расстоянии от границы перехода дна в стенки.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель иллюстрируется рисунками, которые показывают возможность не только конструктивной реализации устройства, но и обеспечить достижение технического результата.
На фиг. 1 вид в плане на выключатель, лицевая сторона выключателя, первый пример исполнения;
фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, вид сбоку;
фиг. 3 - выключатель с исходным положением клавиш;
фиг. 4 - то же, что на фиг. 3, одна клавиша нажата в сторону электроконтактной группы;
фиг. 5 - лицевая сторона выключателя, второй пример исполнения;
фиг. 6 - лицевая сторона выключателя, третий пример исполнения;
фиг. 7 - лицевая сторона выключателя, четвертый пример исполнения;
фиг. 8 - лицевая сторона выключателя с одной клавишей.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается новый конструктив самовозвратного клавишного выключателя на примере бытового выключателя, используемого для включения/выключения света или переключения линий электропитания бытовых приборов. Данный пример показан исключительно для понимания технического существа заявленного решения.
В общем случае, самовозвратный клавишный выключатель содержит смонтированную на плоском или фигурном основании 1 электроконтактную группу (не показана), выполненную с функцией изменения положения контактов (из положения "разомкнуто" в положение "контакт") от кратковременного внешнего усилия. Как пример, контактная группа может быть выполнена в виде кнопочных микровыключателей, при нажатии на которые происходит либо соединение электроцепей, либо из размыкание. Возможны и другие примеры исполнения таких групп. Например, в качестве электроконтактной группы модно использовать контактный механизм с коромыслом 2. На механизм установлено коромысло 2, при нажатии клавиша перемещается и давит на коромысло, которое начинает сдвигаться синхронно с клавишей до тех пор, пока не срабатывает контактный механизм, который замыкает или размыкает контакты и фиксирует коромысло в новом положении.
Клавиша размещается над электроконтактной группой. И ее угловое перемещение относительно точки качания приводит к замыканию контактов электроконтактной группы или их разъединению (размыканию).
В известных решениях выключателей рамка представляет собой отдельную деталь, вставляемую в зазор между стеной и клавишей для перекрытия доступа к монтажной коробке, в которой установлено основание с электроконтактной группой.
Согласно настоящей полезной модели рамка и клавиши выполнены в виде единой делали из упругодеформируемого полимерного материала или металла.
Эта деталь 3 представляет собой по форме перевернутый дном вверх лоток, боковые стенки 4 которого являются рамкой и съемно закрепляются на сновании, а часть стенки дна, располагаемая над контактами электроконтактной группы, отделена рассечением 5 от стенки дна для образования консольно закрепленного в дне лепестка 6, который и является клавишей.
Например, эта деталь может быть выполнена из резинотехнического материала. Применение такого типа полимерного материала может обеспечить этой детали свойства разной жесткости. Например, в области стенок жесткость может быть выше жесткости донной стенки детали. Повышенная жесткость периферийной части (боковых стенок) лотка позволяет эту часть использовать для ее прикрепления к основанию с электроконтактной группой, например, за счет того, что боковые стенки, имеющие внутреннюю вогнутость, одеваются на выступы основания, имеющие выпуклости, ответные вогнутости. Или в боковых стенках выполнены отверстия, в которые при посадке детали на основание входят штыревые выступы основания. В связи с многообразием приемов крепления эти решения, не рассматриваются подробно.
Существенным является то, что сама клавиша представляет собой консольно закрепленный на донной части лотка элемент. Понятно, что любой консольно закрепленный элемент обладает упругостью, то есть имеет возможность под действием внешнего усилия отклоняться концевой часть и возвращаться в исходное положение при снятии этого усилия. Для выключателей это усилие должно быть соизмеримо с небольшой нагрузкой пальца или руки, которой потребитель переключает клавишу прибора. Поэтому для такой детали возможно применение как резинотехнических полимеров, как обладающих большим циклом повторений деформаций, так и жестких полимеров типа полистирола, упругая деформация которых является следствием возможности растягивания связей между макромолекулами структуры.
К примеру, силиконовый каучук сохраняет упругие свойства в температурном интервале от -60 до +250°С. Подобные упругие свойства эластомеры приобретают благодаря специфичной пространственно-сетчатой структуре макромолекул с редкой сеткой сшивки и широкими ячейками. Таким образом, сетка способна к раздвижению ячеек без разрыва молекулярных связей. К эластомерам относят различные насыщенные и ненасыщенные каучуки, резины, термоэластопласты, полиуретановые эластомеры, и некоторые другие соединения.
Работоспособность такой клавиши (в виде консольного элемента) для резинотехнической детали определяется выбором полимерного материала, структура которого имеет возможность к раздвижению ячеек без разрыва молекулярных связей. Так как ряд таких полимеров довольно широк, то в зависимости от полимера клавиша может быть достаточно жесткой (полистирол) или мягкой (резинотехнические смеси). От выбора материала так же зависит выбор схемы прикрепления клавиши к основанию электроконтактной группы. При использовании материалов типа силиконового каучука возможно введение в боковые стенки лотка армирующего элемента, который обеспечивал бы пространственную форму клавиши в месте ее прикрепления к основанию.
Также рамка и клавиша/ши могут быть выполнены из металла. Тонколистовой металл позволяет сформировать консольно расположенный лепесток, который будет упруго отгибаться от поверхности донной части лотка. При применении металла, например, алюминия или алюминиевых сплавов (возможно применение другого металла) упругость лепестка, являющегося клавишей, обеспечивают подбором длины лепестка и его толщины.
Объединение рамки и клавиш в одной детали имеет преимущество по сравнению с классическими выключателями, так как для производства, например, трехклавишного выключателя необходимо не три детали на лицевой части выключателя (три клавиши), а одну.
Клавиша изначально находится в исходном положении (фиг. 3). В момент нажатия клавиша перемещается под воздействием приложенной силы, при этом основание клавиши упруго деформируется, и в нем создается напряжение, стремящееся вернуть ее в исходное положение (фиг. 4). После прекращения воздействия на клавишу она возвращается в свое исходное положение за счет упругой деформации. К примеру, клавиши могут в исходном состоянии быть расположены в одной плоскости, за счет этого достигается лаконичный дизайн лицевой панели, но также в исходном положении клавиши могут иметь произвольные формы (полусфера, волна, эллипс) клавиши также могут иметь произвольный контур.
Клавиши при нажатии деформируются и приводят в движение механизм переключения, расположенный под ними. Этот механизм может быть как механический, так и электронный. Далее речь пойдет о механическом механизме. В примере механизм, расположенный под клавишами, имеет классический тип. На механизм установлено коромысло, при нажатии клавиша перемещается и давит на коромысло, которое начинает сдвигаться синхронно с клавишей до тех пор, пока не срабатывает механизм, который замыкает или размыкает контакты и фиксирует коромысло в новом положении. Также под клавишей могут располагаться не только классический качающийся механизм, но и, как пример, кнопочный механизм дверного звонка или кнопки привода опускания/поднимания жалюзи.
На приведенных фиг. 1, 2 и 5-7 приведены примеры выполнения клавиш, то есть лепестков донной части лотка, выполняющих функцию клавиш. Клавиша формируется методом ее отсечения от донной части лотка по крайней мере по трем ее сторонам с тем, чтобы отсеченная часть была консольно связана с донной частью. Так, рассечения в дне лотка могут быть выполнены в виде линейных прорезей для получения клавиши прямолинейной формы в плане (фиг. 1, 5-7). При этом рассечения такого плана могут быть выполнены в самом дне без выхода линий рассечения на боковые стенки (фиг. 5, 6). Или рассечения в дне для получения клавиши могут быть выполнены в виде прорезей, заканчивающихся на границе перехода дна в стенки (фиг. 1 и 7). В этом случае лепесток заканчивается частью боковой стенки, как это показано в примере на фиг. 3 и 4. Рассечения в дне для получения клавиши могут быть выполнены в виде одной прорези, представляющей собой непересекающуюся незамкнутую кривую, крайняя точка которой расположена на расстоянии от границы перехода дна в стенки. Последнее относится к примерам выполнения клавиши фигурной формы, например, в форме сердца или карточного символа пики. Форма лепестка, являющегося клавишей, не влияет на функционирование заявленного решения.
Количество клавиш на одной детали определяется типом электроконтактной группы. Самым простым примером является деталь с одной клавишей (например, для контактного узла из одного микровыключателя, фиг. 8). При выполнении электроконтактной группы в виде пар контактов, расположенных напротив друг друга, и над одной парой из которых расположен лепесток, являющийся клавишей, в дне выполняют дополнительный лепесток, являющийся клавишей, который расположен над соседней напротив расположенной парой контактов. Такой пример показан на фиг. 1, 4 и 5. На этих фигурах показана лицевая сторона выключателя на четыре клавиши. На фиг. 7 представлен пример выполнения панели с тремя блоками клавиш: в первом блоке используются две клавиши, во втором - четыре клавиши, а в третьем - шесть клавиш.
Рассмотренные примеры показывают клавиши, расположенные в одной плоскости и с прямоугольным контуром, но это не единственно возможный вариант. Плоская лицевая поверхность детали, являющейся одновременно и рамкой и клавишей, представляет собой современное лаконичное решение. Однако возможны варианты исполнения, в которых толщина лепестка, являющегося клавишей, выбирается больше толщины стенки дна или наоборот. Или клавиша выполняется объемной выпуклой формы или распложена над поверхностью донной части детали.