CN102292787A - 开关机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及开关机构10、110、210,其包括支撑件24和多个连接到该支撑件24的开关50。连接到该支撑件24的编码器26具有可相对于该支撑件绕轴的轴线18转动的轴28。该编码器26根据所感应的该轴28相对于支撑件24绕轴线18的转动位置发送信号。致动器12可相对于该支撑件24与轴28一起绕轴的轴线18转动并相对于轴的轴线倾斜以在轴相对于该支撑件位于任意转动位置时致动多个开关50中的任一个。连接器组件30、130、230将致动器12和轴28相互连接。连接器组件30、130、230将致动器12的转动传递到轴28并且允许该致动器相对于轴线18的倾斜运动。每个开关50都具有中心轴线52和移动以触发开关的上表面54。拉杆60绕枢转轴线78枢转。拉杆60具有在中心轴线52上的第一位置66处接合开关50上表面54的下表面64。致动器12在第二位置74处接合拉杆60的上表面70以将拉杆转向开关50的上表面54以触发开关。枢转轴线78与第一位置66间隔平行于开关50的中心轴线52延伸的第一竖向距离Dl。第二位置74与第一位置66在平行于中心轴线52延伸的方向上间隔第二竖向距离D2。第一距离D1小于第二距离D2。
Description
相关申请
本申请要求2009年1月23日提交的、美国Morrison等人的专利申请序列号No.12/321,721的优先权,该申请的主题在此通过参考而整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种开关机构,尤其是涉及一种用于控制车辆的各种电子设备的开关机构。
背景技术
开关机构通常包括可转动的致动器。该开关机构根据该致动器的转动发送第一信号。该致动器可以倾斜以致动该开关机构的开关。该开关机构在致动开关时发送第二信号。
发明内容
本发明涉及一种开关机构。根据第一方面,该开关机构包括支撑件和多个连接到该支撑件的开关。连接到该支撑件的编码器具有可相对于该支撑件绕轴的轴线转动的轴。该编码器根据所感应的该轴相对于支撑件绕轴线的转动位置而发送信号。致动器可相对于该支撑件与轴一起绕轴的轴线转动并可相对于轴的轴线倾斜以在轴相对于该支撑件位于任意转动位置时致动多个开关中的任一个。连接器组件将致动器和轴相互连接。连接器组件将该致动器的转动传递到该轴并允许该致动器相对于轴线倾斜运动。
根据本发明的另一方面,开关机构包括致动器和具有中心轴线的开关。该开关的上表面移动从而致动开关。拉杆绕枢转轴线枢转。该拉杆具有在中心轴线上的第一位置处与开关的上表面接合的下表面。该致动器在第二位置处与该拉杆的上表面接合以使拉杆朝向该开关的上表面枢转从而致动开关。该枢转轴线与第一位置间隔第一竖向距离,该距离平行于开关的中心轴线延伸。第二位置在平行于中心轴线的方向上与第一位置间隔第二竖向距离。第一距离小于第二距离。
附图说明
通过参考附图阅读接下来的说明书,本发明的上述及其它特征对本发明的本领域技术人员将变得显而易见,其中:
图1是根据本发明第一示例性实施例构造的开关机构的示意性平面图;
图2是图1中的开关机构的示意性截面图;
图3是图1中的开关机构的拉杆的放大示意图;
图4是根据本发明第二示例性实施例构造的开关机构的示意性剖视图;和
图5是根据本发明第三示例性实施例构造的开关机构的示意性剖视图。
具体实施方式
在图1-3中示出了根据本发明第一示例性实施例构造的开关机构10。该开关机构10可以用来控制各个车辆电子设备,例如灯光、音频设备、反光镜、空调系统或导航系统。该开关机构10可以允许使用者通过菜单进行滚动并且选择电子设备或者通过该开关机构控制的功能。该开关机构10可以安装到车辆上任意期望位置,例如车辆方向盘或仪表板。
该开关机构10包括可手动接合的致动器12和壳体14。该致动器12穿过壳体14中的开口16。致动器12可相对于壳体14绕轴线18转动,如图1中箭头20所示。致动器12还可以相对于轴线18沿任意方向倾斜,如图2中箭头22所示。当致动器相对于轴线18处于任意转动位置时,致动器12可相对于轴线18沿任意方向倾斜。致动器12可相对于壳体14转动,从而通过菜单进行滚动,例如电子设备菜单或电子设备的控制菜单。致动器12可相对于轴线16倾斜,从而从菜单选择选项或操作电子设备。
支撑件或印刷电路板(PCB)24(图2)支撑致动器12以便相对于壳体14转动和相对于轴线18倾斜。编码器26安装在PCB 24上。编码器26的输入轴28通过连接器组件30与致动器12相连。因此,致动器12相对于支撑件或PCB 24和壳体14的转动使编码器26的轴28转动。编码器26感应轴28和致动器12的转动位置并以已知方式向电子控制单元(未示出)发送信号。
连接器组件30(图2)包括连接到轴28的伞齿轮32。该齿轮32压配合到轴28上,从而随轴一起转动。然而,该齿轮32可以任意期望的方式连接到轴28。该齿轮32与致动器12轴向间隔开。该齿轮32包括与齿轮38的圆锥齿36啮合的外部圆锥齿34。齿轮38的圆锥齿36限定出轴向延伸的开口40,伞齿轮32延伸穿过该开口。齿轮38与致动器12固定连接。齿轮38和致动器12具有卡扣机构。然而,齿轮38可以任意期望的方式连接到致动器12。在致动器12和齿轮38转动的情况下,伞齿轮32和轴28相对于PCB 24转动。
该致动器12具有带有凹部44的下表面42。例如盘簧的弹簧46延伸到该凹部44内。弹簧46接合该致动器12和齿轮32的上表面48。弹簧46将齿轮32和38沿轴向朝向彼此推压,使得齿轮32和38的齿34和36相互接合。因此,弹簧46将致动器12推压到与轴线18对齐的初始位置。弹簧46还将齿轮32沿轴向推压远离致动器12,使得在没有轴向力施加到致动器上时齿轮32的上表面36与致动器间隔开。该致动器12和齿轮32之间的间距允许致动器和齿轮38相对于轴28和齿轮32倾斜运动。当该致动器12相对于轴线18倾斜时,在该致动器倾向的齿轮侧齿轮32和38的齿34和36可相互脱离以允许致动器倾斜运动。
支撑件或PCB 24包括可通过致动器12相对于轴28的倾斜而触发的多个开关50。PCB 24包括绕轴线18等距间隔开的四个开关50(图1)。因此,开关50可相对于彼此成90°地设置。PCB 24可以包括任意数量的开关50,这些开关以任意期望的方式绕轴线18等距间隔开。
每个开关50都可以是具有中心轴线52的圆顶开关。开关50可被致动以控制电子设备或从菜单进行选择。开关50在被致动时向电子控制单元(未示出)发送信号。每个开关50都具有上表面54,如图2和3中所见。通过下压上表面54来致动开关50以控制电子设备或从菜单进行选择。
多个拉杆60(图2)接合开关50的上表面54。如图3所示,每个拉杆60(图3)都具有下部部分62,该下部部分带有与开关50的上表面54接合的下表面64。下表面64在开关接合位置66处接合上表面54,该开关接合位置被定义为开关50的中心轴线52和下表面64的交接点。在拉杆60进行枢转运动的情况下,拉杆在位置66处向开关50的上表面54施加向下的力以致动开关。
拉杆60具有上部部分68,该上部部分带有与致动器12的下表面42接合的上表面70。上表面70在致动器接合位置74处接合致动器12的边缘部分72,该致动器接合位置被定义为边缘部分和上表面70的交接点。在致动器12相对于轴28朝向开关50进行倾斜运动的情况下,该致动器在位置74处向拉杆60的上表面70施加向下的力以枢转拉杆从而致动开关。
拉杆60(图2)安装到壳体14或PCB 24以用于绕枢转轴线78进行枢转运动。拉杆60包括两个枢转销80(其中的一个图示于图2中)。枢转销80延伸到壳体14的向上延伸的支撑件84内。因此,每个拉杆60由两个支撑件84支撑。支撑件84从壳体14的底部部分86向上延伸。当致动器12相对编码器26的轴28朝向拉杆60倾斜时,拉杆60相对于支撑件84枢转以下压开关50的上表面54并致动开关。
枢转轴线78(图3)与开关50的上表面54和位置66沿竖向间隔在与中心轴线52平行地延伸的方向上测量的第一竖向距离D1。拉杆60的上表面70和位置74与开关50的上表面54沿竖向间隔比第一竖向距离D1大的第二竖向距离D2。因此,轴线78沿竖向位于开关50的上表面54和拉杆60的上表面70之间。同样,轴线78沿竖向位于开关接合位置66和致动器接合位置74之间。
拉杆60的上表面70上的位置74在与中心轴线52垂直地延伸的方向上与轴线78沿横向间隔第一横向距离d1。开关50的上表面54上的位置66与轴线78沿横向间隔大于第一横向距离d1的第二横向距离d2。因此,上表面70上的致动器接合位置74沿横向位于枢转轴线78和开关50的上表面54上的开关接合位置66之间。
开关接合位置66和枢转轴线78之间的相对间距形成开关接合位置66的旋转半径R1。致动器接合位置74和枢转轴线78之间的相对间距形成开关接合位置74的旋转半径R2。旋转半径R1大于旋转半径R2。致动器12只需要相对于轴28少量倾斜以致动开关50。致动器接合位置74的较小移动量引起开关接合位置66的较大移动。
图4中示出了根据本发明的第二示例性实施例构造的开关机构110。第二示例性实施例总体类似于第一示例性实施例,只是不同连接器组件将编码器的输入轴和致动器相互连接。因此,类似的数字将被用来标识类似的部件。
开关机构110的致动器12通过可回弹的柔性连接器组件130连接到编码器26的输入轴28。连接器组件130将致动器12绕轴线18的转动传递到编码器26的轴28并且允许致动器相对于轴线18和轴28进行倾斜运动。连接器组件130是单件中空的可回弹的柔性弹性元件,具有连接到编码器26的轴28上的第一或下部圆柱形端部部分132。下端部部分132可以任意期望的方式连接到轴28,例如利用压配合。
连接器组件130的第二或上部圆锥形端部部分134与致动器12相连。上端部部分134的下端具有第一外径,并且上端部部分134的上端具有大于第一直径的第二外径。上端部部分134连接到致动器12。上端部部分134可包括从致动器12伸到下端部部分132的肋136。
上端部部分134的面向开关50(致动器12朝向该开关倾斜)的一部分在致动器朝向开关倾斜运动时弯曲(collapses)。上端部部分134的与弯曲的部分相对的一部分伸展以允许致动器12相对于编码器22的轴28倾斜。在致动器12相对于轴28进行倾斜运动的情况下,拉杆60相对于支撑件84枢转,以便以与结合图1-3的实施例所述类似的方式致动开关50。连接器组件130将致动器12推压到与轴线18对齐的初始位置。
图5中示出了根据本发明第三示例性实施例构造的开关机构210。第三示例性实施例总体类似于第一示例性实施例,只是不同连接器组件将编码器的输入轴和致动器相互连接。因此,类似的数字将被用来标识类似的部件。
开关机构210的致动器12通过可回弹的柔性连接器组件230连接到编码器26的输入轴28。连接器组件230将致动器12绕轴线18的转动传递到编码器26的轴28并且允许致动器相对于轴线18和轴28进行倾斜运动。连接器组件230具有单件式弹簧232,该弹簧包括连接到编码器26的轴28上的第一或下端部部分234。下端部部分234可以任意期望的方式连接到轴28,例如利用压配合。
弹簧232的第二或上端部部分236与致动器12相连。上端部部分236可以压配合到从致动器12下表面42伸出的轴238上。然而,上端部部分236可以任意要求方式连接到致动器12上。
弹簧232的面向开关50(致动器12朝向该开关倾斜)的一部分在致动器朝向开关倾斜运动时弯曲。弹簧232的面向远离开关的一部分伸展以允许致动器12相对于编码器22的轴28倾斜。在致动器12相对于轴28进行倾斜运动的情况下,拉杆60相对于支撑件84枢转,以便以与结合图1-3所示实施例所述类似的方式致动开关50。弹簧232将致动器12推压到与轴线18对齐的初始位置。
根据本发明的上述描述,本领域技术人员会认识到进行改进、变化或变形。所属领域内的这种改进、改变和变形确定为所附权利要求所覆盖。
Claims (29)
1.一种开关机构,其包括:
支撑件;
多个开关,其连接到所述支撑件;
编码器,其连接到所述支撑件,所述编码器具有轴,所述轴能够相对于所述支撑件绕所述轴的轴线转动,所述编码器响应于所感应到的所述轴相对于所述支撑件绕所述轴线的转动位置而发送信号;
致动器,其能够相对于所述支撑件与所述轴一起绕所述轴的所述轴线转动并且能够相对于所述轴的所述轴线倾斜以在所述轴相对于所述支撑件位于任意转动位置时致动所述多个开关中的任一个;和
连接器组件,其将所述致动器和所述轴相互连接,所述连接器组件将所述致动器的转动传递到所述轴并且允许所述致动器相对于所述轴线进行倾斜运动。
2.根据权利要求1所述的开关机构,其特征在于,所述多个开关中的一个包括具有中心轴线的圆顶开关,所述圆顶开关的上表面能够移动以致动所述圆顶开关,所述致动器接合有拉杆,所述拉杆绕枢转轴线枢转,所述拉杆具有在所述圆顶开关的所述中心轴线上的第一位置处与所述圆顶开关的所述上表面接合的下表面,所述致动器在第二位置处与所述拉杆的上表面接合,以使所述拉杆朝向所述圆顶开关的所述上表面枢转,从而致动所述圆顶开关,所述枢转轴线与所述第一位置间隔与所述圆顶开关的中心轴线平行地延伸的第一竖向距离,所述第二位置与所述第一位置在与所述中心轴线平行地延伸的方向上间隔第二竖向距离,所述第一距离小于所述第二距离。
3.根据权利要求2所述的开关机构,其特征在于,所述第一位置与所述枢转轴线沿横向间隔与所述圆顶开关的所述中心轴线垂直地延伸的第一横向距离,所述第二位置与所述枢转轴线沿横向间隔小于所述第一横向距离的第二横向距离。
4.根据权利要求2所述的开关机构,其特征在于,第一旋转半径从所述枢转轴线延伸到所述第一位置,第二旋转半径从所述枢转轴线延伸到所述第二位置,所述第二旋转半径小于所述第一旋转半径。
5.根据权利要求1所述的开关机构,其特征在于,所述连接器组件包括与所述轴相连的第一齿轮和与所述致动器相连的第二齿轮,所述第一齿轮和第二齿轮相互接合以将所述致动器的转动传递到所述轴,所述第二齿轮在所述致动器相对于所述轴线倾斜时相对于所述第一齿轮移动。
6.根据权利要求5所述的开关机构,其特征在于,所述第一齿轮和第二齿轮是同轴的。
7.根据权利要求5所述的开关机构,其特征在于,所述第一齿轮具有开口,所述第二齿轮伸入所述开口中。
8.根据权利要求5所述的开关机构,其特征在于,所述第一齿轮和第二齿轮包括圆锥齿。
9.根据权利要求8所述的开关机构,其特征在于,所述第一齿轮具有限定出轴向延伸开口的圆锥齿,所述第二齿轮具有与所述第一齿轮的所述圆锥齿接合的外部圆锥齿。
10.根据权利要求9所述的开关机构,其特征在于,弹簧将所述第一齿轮和第二齿轮的所述圆锥齿推压成相互接合。
11.根据权利要求10所述的开关机构,其特征在于,所述弹簧允许所述第一齿轮和第二齿轮的所述圆锥齿的各部分在所述致动器相对于所述轴运动时相互脱离。
12.根据权利要求1所述的开关机构,其特征在于,所述连接器组件包括可回弹的柔性构件,所述可回弹的柔性构件具有与所述轴相连的第一轴向端部和与所述致动器相连的第二轴向端部,所述可回弹的柔性构件将所述致动器的转动传递到所述轴并且在所述致动器相对于所述轴线倾斜运动时弯曲。
13.根据权利要求12所述的开关机构,其特征在于,所述可回弹的柔性构件包括弹性体截锥形部分。
14.根据权利要求13所述的开关机构,其特征在于,所述截锥形部分的所述第一轴向端部具有第一直径,并且所述第二轴向端部具有大于所述第一直径的第二直径。
15.根据权利要求12所述的开关机构,其特征在于,所述柔性构件包括弹簧。
16.根据权利要求15所述的开关机构,其特征在于,所述弹簧是盘簧。
17.根据权利要求1所述的开关机构,其特征在于,所述支撑件是印刷电路板。
18.一种开关机构,其包括:
致动器;
具有中心轴线的开关,所述开关的上表面能够移动以致动所述开关;
拉杆,其绕枢转轴线枢转,所述拉杆具有在所述中心轴线上的第一位置处与所述开关的所述上表面接合的下表面,所述致动器在第二位置处与所述拉杆的上表面接合,以使所述拉杆朝向所述开关的所述上表面枢转,从而致动所述开关,所述枢转轴线与所述第一位置间隔与所述开关的中心轴线平行地延伸的第一竖向距离,所述第二位置与所述第一位置在与所述中心轴线平行地延伸的方向上间隔第二竖向距离,所述第一距离小于所述第二距离。
19.根据权利要求18所述的开关机构,其特征在于,所述第一位置与所述枢转轴线沿横向间隔与所述圆顶开关的所述中心轴线垂直地延伸的第一横向距离,所述第二位置与所述枢转轴线沿横向间隔小于所述第一横向距离的第二横向距离。
20.根据权利要求19所述的开关机构,其特征在于,所述开关机构进一步包括:支撑件;安装成连接到所述支撑件的所述开关;连接到所述支撑件的编码器,所述编码器具有轴,所述轴能够相对于所述支撑件绕所述轴的轴线转动,所述编码器响应于所感应到的所述轴相对于所述支撑件绕所述轴的所述轴线的转动位置而发送信号;能够相对于所述支撑件与所述轴一起绕所述轴的所述轴线转动并且能够相对于所述轴的所述轴线倾斜以致动所述开关的致动器;和将所述致动器和所述轴相互连接的连接器组件,所述连接器组件将所述致动器的转动传递到所述轴并且允许所述致动器相对于所述轴线进行倾斜运动。
21.根据权利要求18所述的开关机构,其特征在于,所述连接器组件包括与所述轴相连的第一齿轮和与所述致动器相连的第二齿轮,所述第一齿轮和第二齿轮相互接合以将所述致动器的转动传递到所述轴,所述第二齿轮在所述致动器相对于所述轴的所述轴线倾斜时相对于所述第一齿轮移动。
22.根据权利要求19所述的开关机构,其特征在于,所述第一齿轮和第二齿轮包括圆锥齿。
23.根据权利要求22所述的开关机构,其特征在于,所述第一齿轮具有限定出轴向延伸开口的圆锥齿,所述第二齿轮具有与所述第一齿轮的所述圆锥齿接合的外部圆锥齿。
24.根据权利要求23所述的开关机构,其特征在于,弹簧将所述第一齿轮和第二齿轮的所述圆锥齿推压成相互接合。
25.根据权利要求20所述的开关机构,其特征在于,所述连接器组件包括可回弹的柔性构件,所述可回弹的柔性构件具有与所述轴相连的第一轴向端部和与所述致动器相连的第二轴向端部,所述可回弹的柔性构件将所述致动器的转动传递到所述轴并且在所述致动器相对于所述轴线倾斜运动时弯曲。
26.根据权利要求25所述的开关机构,其特征在于,所述柔性构件包括弹性体截锥形部分,所述截锥形部分的所述第一轴向端部具有第一直径,而所述第二轴向端部具有大于所述第一直径的第二直径。
27.根据权利要求26所述的开关机构,其特征在于,所述柔性构件包括盘簧。
28.根据权利要求18所述的开关机构,其特征在于,所述开关是圆顶开关。
29.根据权利要求19所述的开关机构,其特征在于,第一旋转半径从所述枢转轴线延伸到所述第一位置,第二旋转半径从所述枢转轴线延伸到所述第二位置,所述第二旋转半径小于所述第一旋转半径。
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111221 |