CN101273427B - 带有可替换的模式凸轮的按钮 - Google Patents

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Abstract

一种按钮，形成带有可替换的凸轮环(40)的操作器(12)，该凸轮环将操作器(12)的操作模式从推-拉模式转换到扭转-松开模式。

Description

带有可替换的模式凸轮的按钮
相关申请的相互参照
本申请以2005年11月2日提交的美国专利申请11/214,297为优先权，该申请全文结合在此。 
有关联邦资助研究或开发的声明
无。 
背景技术
本发明总的涉及电按钮，具体地说，涉及提供推—拉或扭转—松开操作模式的按钮操作器。 
电按钮响应于向内按压按钮或旋钮来关闭或打开电触点。不同的按钮可提供不同的操作模式，这些操作模式包括：“暂时开”，其中旋钮在已经释放之后通过弹簧作用返回，“开—关”，其中交替地按压旋钮以致动或释放触点，“推—拉”，其中按压旋钮以致动触点，且必须手动地拉旋钮以释放触点，以及“扭转—松开”，其中旋钮在被按压时保持在里面直到它被扭转，于是弹簧引起旋钮返回。不同的按钮还可提供不同的电特性，这些电特性包括不同数量的触点、以及这些触点是常开的还是常闭的。 
鉴于制造效率和库存管理的原因，在现有技术中已知提供可以由模块化的触点块和操作器组装起来的按钮。触点块可以包括常开或常闭的触点，而操作器可以包括确定按钮的操作模式的机构。不同的操作器可以组装到一个或多个不同的或相同的触点块，以形成多种不同类型的按钮。 
发明内容
本发明通过提供一种操作器来提高按钮制造中的模块性，该操作器替换单个凸轮件就能在推—拉和扭转—松开操作模式之间转换。通过使操作器的其余部分标准化，进一步减少了用于制造和库存的零件数量。 
具体地说，本发明提供一种按钮操作器，该按钮操作器包括操作器轴，该操作器轴与旋钮连接。套管形成轴向内腔，该轴向内腔响应于使用者对旋钮的操纵将操作器轴引导成沿着轴线平移和绕轴线转动。制动器包括凸轮件，该凸轮件具有凸轮面和压靠在凸轮面上的弹簧偏置的至少一个凸轮随动件，该制动器匹配在操作器轴和套管之间，从而随着操作器轴在套管内运动，凸轮随动件相对于凸轮面滑动。凸轮件附连至套管和操作器轴中的一个。 
因此，本发明的至少一个实施例的一个目的是提供一种带有可替换凸轮的按钮操作器，从而用相同的套管和操作器轴就能实现不同的按钮操作模式。 
凸轮面在凸轮随动件的转动范围内可以是转动地一致的。更具体地说，凸轮面可形成在凸轮面最靠近旋钮的第一部分处相对于轴线的第一斜面以及在凸轮面最远离旋钮的第二部分处相对于轴线的第二相反斜面。第一斜面比第二斜面给凸轮随动件相对于轴的平移运动提供较低的移动速率。 
因此，本发明的至少一个实施例的另一目的是将推-拉操作模式的必要特性应用于可被替换的独立凸轮面。 
或者，凸轮面在凸轮随动件的转动范围内可以是转动地可变的，更具体的说，凸轮面可在第一转动位置形成上述斜面，而凸轮面可在第二转动位置形成在凸轮面最远离旋钮的第二部分处的基本轴向面。这样，凸轮面的第二部分在第一转动位置抵抗拉动旋钮，而在第二转动位置基本上不抵抗拉动旋钮。 
因此，本发明的至少一个实施例的另一目的是通过改变凸轮面区域来提供按钮开关的扭转-松开操作模式。 
凸轮可附连至套管的内壁。 
因此，本发明的至少一个实施例的另一目的是提供一种非常紧凑的按钮开关按钮操作器，其中弹簧加载的凸轮面容纳在操作器轴内。 
凸轮件可以是环，该环的外径匹配在套管的内径内。 
因此，本发明的至少一个实施例的另一目的是提供一种自动定中心于套管内腔内的凸轮面。 
凸轮件可借助轴向延伸的有倒钩的突片或径向延伸的齿附连至套管，随着凸轮件的转动，径向延伸的齿与套管和轴中的一个上的第二齿啮合。 
因此，本发明的至少一个实施例的另一目的是提供一种凸轮件，该凸轮件可被安装，并且假如后来想要改变开关的操作模式还可被替换。 
凸轮件可包括在套管的中心轴线的相对侧上的两个凸轮面，还可包括沿相对方向压靠在两个凸轮面中的相应一个上的两个凸轮随动件。 
因此，本发明的至少一个实施例的另一目的是提供紧凑的凸轮面，该凸轮面在操作器轴的移动上提供足够的轴向约束，而操作器轴不会横向轴线偏置，这种横向轴线偏置会不适当地增加轴对套管的摩擦力。 
操作器可与触点块协配，该触点块可互换地匹配至操作器，且可响应于操作器轴的平移运动而开关电触点。 
因此，本发明的至少一个实施例的另一目的是提供一种操作器，该操作器与标准模块化触点块协作以利用其优点。 
这些具体的目的和优点可应用至落入权利要求书之内的仅仅一些实施例上，因此并不限定本发明的范围。 
附图说明
图1是本发明的按钮开关的分解立体图，示出了操作器可将闭锁件附连至一个或多个触点块； 
图2是沿着图1的线2-2所取的图1所示操作器的局部剖视图，示出了操作器轴保持在套管内，以便一旦操纵附连的旋钮就在操作器内转动和轴向移动，该操作器轴使弹簧偏置的凸轮随动件保持与安装在套管内的凸轮环相配合； 
图3是沿着图2的线3-3所取的图1所示操作器和套管的剖视图，示出了与凸轮环的凸轮面相配合的凸轮随动件、以及操作器轴相对于套管的转动范围； 
图4是从图2的操作器轴和套管中拆卸下来的凸轮随动件和套管环的立体分解图； 
图5是第一凸轮的凸轮面和该凸轮面的剖面的并列主视图，示出了两个斜率，从而控制力以抵抗对附连至操作器轴的旋钮的推和拉； 
图6是与图5类似的图，示出了第二凸轮的凸轮面、以及用于操作器轴的两个转动位置的两个轴向剖面，第一剖面类似于图5的剖面，而第二剖面用于在内部弹簧的影响下松开操作器轴，还示出了在第一和第二转动位置之间的过渡坡面的第三周向剖面；以及 
图7是借助图4的向下延伸的突片将凸轮附连至套管的几个附连装置的一组局部剖视图。 
具体实施方式
参见图1，按钮开关10可包括操作器12，该操作器12具有大体沿着轴线14延伸的大体圆柱形的套管18。 
在套管18前端的旋钮16形成一表面，使用者可沿着轴线14向内按压该表面，或者可沿着轴线14向外拉该表面，或者可绕轴线14转动20地扭转该表面。旋钮16可包括指示旋钮16的正确使用的标记17、以及能容易地抓住、推动、拉动和扭转旋钮的滚花或类似结构。 
套管18形成径向延伸的凸缘22，当套管18插穿过安装面板24中的孔时，该凸缘22可抵靠安装面板24的正面。在凸缘22后面的套管18外侧上的螺纹26可配合螺纹安装环28，该螺纹安装环28可与螺纹26一起紧固以抵靠安装面板24的背面，从而使操作器12保持牢牢地附连至被约束于安装环28和凸缘22之间的安装面板24。 
延伸穿过安装面板24的套管18后部可被闭锁件30接纳。闭锁件30将操作器12连接至一个或多个触点块34，操纵旋钮16可致动这些触点块34。 
现在参见图2，套管18可具有轴向内腔36，该轴向内腔36保持连接至旋钮16的操作器轴38，从而操作器轴可在旋钮16运动时沿着轴线14移动或转动20。如同在该技术领域中可理解的，旋钮16可与偏置弹簧(未示出)连接，偏置弹簧包括扭转弹簧和压缩弹簧，该扭转弹簧在旋钮16已被扭转之后将旋钮16和操作器轴38返回至给定的转动位置，而该压缩弹簧在旋钮16已被向内按压之后将旋钮16和操作器轴38返回至给定的伸出位置。 
参见图2和3，附连在轴向内腔36的内径处的是凸轮环40，该凸轮环40具有相对的向内面向的凸轮面42。凸轮面42可与相对的向外面向的凸轮随动件44相配合，凸轮随动件44径向地从操作器轴38延伸出来，当操作器轴38沿着轴线14在平移范围48(如图2所示)内平移或在转动范围50(如图3所示)内转动时，凸轮随动件44接触凸轮面42并沿其滑动。凸轮随动件44由保持在其间的螺旋压缩弹簧52向外偏置，并由轴38中的合适狭槽维持成沿着横向于轴向的轴线55移动。凸轮随动件44和凸轮面42一起形成制动器，该制动器将在下文描述。 
现在参见图4和7，凸轮环40可具有向下延伸的突片54，这些突片54形成将凸轮环40附连至套管18的附连装置。在图4和图7的最左边剖面所示的第一附连装置中，向下的突片54终止于倒钩56，该倒钩56径向向外延伸以配合在套管18内壁中的相应孔58。 
在图7的左边第二剖面所示的另一实施例中，多个向下延伸的突片54终止于 径向向外延伸的齿60，这些齿60可匹配在从套管18的内径向内延伸的齿62下方。齿可以通过间隙(在图7中看不到)轴向地穿过彼此，然后转动成相配合。这首先两个附连装置使凸轮环40能可逆地附连至套管18，从而能改变开关10的操作模式。 
或者，如图7的左边第三剖面所示，通过在突片54的基部处径向延伸的支脚中设置向上延伸的孔65，该孔65可接纳在套管18内侧的架子上向上延伸的销67，可以作出半永久的附连。销67突出穿过孔65的部分可被冷打桩，以形成抵靠套管18的头部保持突片54。 
类似地，如图7的左边第四剖面所示，可使用焊接或粘接点71将突片54附连至套管18。 
现在参见图5，凸轮面42的形状将决定开关10的操作模式。对于图5所示的第一凸轮环40a，凸轮面42a沿着平移路径45相对于横向轴线55形成两个不同的斜面：在凸轮面42a最靠近旋钮16的第一部分63处的第一斜面61、以及在凸轮面42a最远离旋钮16的第二部分66处的第二斜面64。 
第一斜面61形成α2的负斜率，当按压旋钮16时随着凸轮随动件44向内移动，该第一斜面61在凸轮随动件44上逐渐向内按压。该第一斜面61与第二斜面64相交，该第二斜面64具有正斜率α1，且在继续向内按压旋钮16时使凸轮随动件44径向向外移动。通常，α1小于α2，从而拉出旋钮16时需要的力要比推入按钮16时需要的力大。这种力的差别补偿了内部弹簧(未示出但在上文已有描述)的力，该内部弹簧对旋钮16提供向外的偏置，且保证不会突然松开旋钮16。 
通常，凸轮面42a是转动地对称的，从而不管凸轮随动件44沿着凸轮面42的实际转动如何，凸轮随动件44的运动是相同的。 
凸轮面42a形成了推—拉操作模式，且斜面61产生必须用来向内挤压凸轮随动件44的力所引起的按压旋钮16时的阻力。当到达斜面64时，通过凸轮随动件44的向外按压将旋钮16进一步向内拉，从而形成“咬合”作用，这清楚地暗示使用者，开关10已经致动。斜面64将旋钮16保持在其受压状态，直到旋钮16被充分拉动以沿着斜面64向内挤压凸轮随动件44。当到达斜面61时，通过凸轮随动件44的向外按压突然向外推动旋钮16，表示开关10已经释放。 
现在参见图6，通过使用具有不同凸轮面42b的不同凸轮环40b，而其它与凸轮环40a相同，可将开关10的操作模式改变至扭转—松开操作模式。参见图6，第二凸轮面42b不是转动地对称的。因此，当旋钮因为由扭转弹簧转动地偏置到左 边(如图所示)而被按压时，凸轮随动件44可大体向内地遵循第一轴向路径70。一旦被按压，旋钮16就可被扭转，从而凸轮随动件44通过横向路径72。然后可释放旋钮16使其向外移动，且凸轮随动件44通过第二轴向路径74。 
沿着第一路径70，凸轮随动件44通过凸轮面42b’，该凸轮面42b’基本上类似于以上参照图5所述的凸轮面42a，但可能更陡的斜面64保持凸轮随动件44，防止其因为拉动旋钮16而缩回。 
当转动旋钮从而凸轮随动件44沿着路径72移动时，凸轮随动件沿着坡面76向上行进，从将其移动至凸轮面42b”，该凸轮面42b”在第一部分63上具有与图5的斜面61相同的第一斜面61’，但在第二部分66上具有完全轴向的斜面78。轴向斜面78能以相对较小的阻力使凸轮随动件44向外移动，因为凸轮随动件44没有净的压缩或膨胀。旋钮16一旦在上述内部弹簧的影响下转动，就自动向外移动。 
特别指出的是，本发明并不局限于这里所包含的实施例和图示，还包括落入所附权利要求书范围内的那些变化形式实施例，那些实施例包括上述实施例的各部分和上述不同实施例的要素组合。 

Claims (11)

1.一种按钮操作器(12)，该按钮操作器包括：
操作器轴(38)，该操作器轴与旋钮(16)连接；
套管(18)，该套管形成轴内向腔(36)，该轴内向腔响应于使用者对所述旋钮(16)的操纵将所述操作器轴(38)引导成沿着轴线(14)平移和绕所述轴线(14)转动；
制动器，该制动器包括凸轮件(40)，该凸轮件具有凸轮面(42)和压靠在所述凸轮面(42)上、弹簧(52)偏置的至少一个凸轮随动件(44)，随着所述操作器轴(38)在所述套管(18)内运动，所述凸轮随动件(44)相对于所述凸轮面(42)滑动；以及
附连装置，该附连装置用于将所述凸轮件(40)附连至所述套管(18)和操作器轴(38)中的一个，所述凸轮件(40)对于所述制动器是可替换的和可操作的，从而所述按钮操作器(12)可根据所述凸轮件(40)构造成推拉操作器或扭转一松开操作器。
2.如权利要求1所述的按钮操作器(12)，其特征在于，所述凸轮面(42)在所述凸轮随动件(44)的转动范围内是转动地对称的。
3.如权利要求2所述的按钮操作器(12)，其特征在于，所述凸轮面(42)形成在所述凸轮面(42)最靠近所述旋钮(16)的第一部分处相对于所述轴线(14)的第一斜面、以及在所述凸轮面最远离所述旋钮(16)的第二部分处相对于所述轴线(14)的第二相反斜面；以及
其中，所述第一斜面比所述第二斜面给所述凸轮随动件(44)相对于所述操作器轴(38)的平移运动提供较低的移动速率。
4.如权利要求1所述的按钮操作器(12)，其特征在于，所述凸轮面(42)在所述凸轮随动件(44)的转动范围内不是转动地对称的。
5.如权利要求4所述的按钮操作器(12)，其特征在于，所述凸轮面(42)在第一转动位置形成在所述凸轮面(42)最靠近所述旋钮(16)的第一部分处相对于所述轴线的第一斜面(61)、以及在所述凸轮面(42)最远离所述旋钮(16)的第二部分处相对于所述轴线的第二斜面(61’)；
其中，所述第一斜面比所述第二斜面给所述凸轮随动件(44)相对于所述操作器轴(38)的平移运动提供较低的移动速率；以及，所述凸轮面(42)在第二转动位置形成在所述凸轮面(42)最远离所述旋钮(16)的所述第二部分处的基本轴向面；
其中，所述凸轮面(42)的所述第二部分在所述第一转动位置抵抗拉动所述旋钮(16)，而在所述第二转动位置基本上不抵抗拉动所述旋钮(16)。
6.如权利要求1所述的按钮操作器(12)，其特征在于，用于附连所述凸轮件(40)的所述附连装置将所述凸轮件(40)附连至所述套管(18)的内壁。
7.如权利要求1所述的按钮操作器(12)，其特征在于，用于附连所述凸轮件(40)的所述附连装置是至少一个轴向延伸的、有倒钩的突片(54)。
8.如权利要求1所述的按钮操作器(12)，其特征在于，用于附连所述凸轮件(40)的所述附连装置是至少一个径向延伸的齿(60)，随着所述凸轮件的转动，所述齿(60)与所述套管(18)和轴(38)中的一个上的第二齿(62)相啮合。
9.如权利要求1所述的按钮操作器(12)，其特征在于，所述凸轮件(40)是环，该环的外径匹配在所述套管(18)的内径内。
10.如权利要求1所述的按钮操作器(12)，其特征在于，所述制动器形成凸轮件(40)，该凸轮件在所述套管(18)的中心轴线的相对侧上具有两个凸轮面(42a、42b)并包括两个弹簧偏置的凸轮随动件(44)，所述凸轮随动件沿相对方向压靠在所述两个凸轮面(42a、42b)中的相应一个上。
11.如权利要求1所述的按钮操作器(12)，其特征在于，还包括触点块，该触点块可响应于所述操作器轴(38)的平移运动而移动电触点。
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