CN102484007B - 电开关装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电开关装置，其包括盖状壳体(1)、一个或多个包括在所述壳体(1)中的属于各电开关电路(32)的驱动部件(34)、和膜(35)，所述膜形成所述壳体(1)的一部分，并且设置为保护盖，置于每个驱动部件(34)正上方的位置上。在按下操作时，所述膜(35)设置为与所述驱动部件(34)配合，从而建立或断开电连接。开关装置(32)可设在承载件(31)上，如电路，该承载件(31)由固定构件(30)固定地承载在盖状壳体(1)中或壳体(1)内的框架(4)中。还提供了一种制造这种电开关装置的方法。

Description

电开关装置及其制造方法

技术领域

本发明大体涉及一种开关装置，如按钮，其具有整体成型的盖，本发明还涉及这种开关装置的制造方法。

背景技术

开关装置广为人知，诸如集成在盖状设备壳体中的按钮或拨动类的开关，而且应用在很多方面，如作业车辆的控制单元，所述作业车辆如森林车辆、拖拉机或类似。为了保障这类车辆的司机或操作者安全且有效地操作，需要使操作者无需从正在进行的操作中转移视线就可以操作和转换电开关装置(尽管配置高度较低)。也就是说，需要仅通过触觉或触感就能够实现按钮的定位。因为在要求高且恶劣的工作环境中并不频繁地使用开关装置，所以开关需要防潮，从而防止水进入包括在控制单元的罩或壳体中的敏感的电子元件。目前，随着包括在设备壳体中的电子元件越来越先进，对可靠性的要求日益增强。很多现有措施制造出的开关装置不仅防潮且经久耐用，还可以无误地控制多个按钮。事实证明这些措施确实十分有效，然而，人们总会有精益求精的目标。措辞“防潮”的意思是开关装置至少可以湿手操作，可以在雨中操作，以及可以用水冲洗。

发明内容

本发明的目标是要制造一种适于集成在盖状壳体中的电开关装置，通过按下操作，其与设置在壳体中的电子元件建立或断开电接触，其中，该开关装置用于满足防潮需要而制成，从而防止水进入壳体中的电子元件。

上述本发明的目标由一种电开关装置以及一种用于将这种开关装置设置在壳体中的方法实现。

该电开关装置包括：盖状壳体、一个或多个设置在所述壳体中的属于各开关装置电路的驱动部件、以及膜，所述膜形成所述壳体的一部分并设置为保护盖，置于每个驱动部件正上方的位置上。在按下操作时，所述膜设置为与驱动部件配合，从而建立或断开开关装置电路中的电连接。

电开关装置可设置在承载件上，例如电路，其通过固定构件固定地承载在盖状壳体或壳体内的框架中。此外，该框架或壳体可包括用于每个驱动部件的引导件，从而属于每个开关装置电路的一驱动部件位于框架中的相应的引导件的孔中。

在所述膜的朝外的侧面上设置多个接触面，其可以通过使用者的指尖感知并将属于每个开关装置电路的驱动部件互相分隔开，通过这些接触面，人们可以用指尖区分每个驱动部件。属于各驱动部件的引导件具有闭合的上边缘，在按下操作时，该上边缘由膜的底面支撑并与其配合。

在本发明的一个实施例中，盖状壳体包括弹性塑料材料和硬质塑料材料的组合，并且膜形成弹性塑料材料的一部分。

承载件优选地全部或部分由电路组成，该电路上设有多个电路开关装置，该多个电路开关装置电连接，从而在按下属于每个开关装置电路的驱动部件时，能够建立或断开电接触。

在本发明的一个实施例中，固定构件包括设置在盖或框架中的多个槽，该多个槽中可插入承载件。或者，可以使用咬合构件，承载件能够咬合在其中。

所述方法涉及一种制造电开关装置的方法，所述电开关装置具有整体成型的盖。该电开关装置包括一个或多个包括在壳体中的属于各开关装置电路的驱动部件，以及作为保护盖设置在每个驱动部件上方的膜。所述方法包括以下步骤：

-制造壳体，其中，膜作为所述壳体的一部分形成，并且设有可由使用者指尖感知的多个接触面；

-设有承载件，在所述承载件上直接设有电开关电路；

-将所述承载件以固定的方式设置在所述壳体中，使得属于每个电开关电路的驱动部件位于所述膜正下方的位置上。

在制造过程中，使用一种聚合物材料和几种塑料成型的方法，例如热塑性弹性材料，以及一些方法，如挤压法、吹塑成型法、注塑成型法或这些方法的组合。

本发明的构想是提供一种可能性，针对一个特定区域，形成保护性的盖状壳体的一部分，如用于电开关的保护膜，从而，其能被驾驶员的指尖感知，并控制重复的按下操作。本发明的另一构想是提供一个机会，实现对控制单元的电力部件的防潮保护，以及实现操控电开关过程中的柔软性。当涉及建立接触时，操控过程中的柔软性能产生直接的作用效果。为了与电开关形成令人满意的触觉交流，这确实很重要。

参考附图，本发明的其它目的、优点、新颖的特征会在本发明的具体的说明书中阐释。

附图说明

下面将参照附图，以示例的方式阐释本发明，其中：

图1示出根据本发明的电开关装置的立体图，其集成在本发明中的盖状壳体中；

图2从正后方的视角示出图1所示设备壳体的侧视图；

图3示出包括在本发明的电开关装置中的部件的立体图，该电开关装置封装在图3中的设备壳体中；

图4示出穿过具有根据图4所示的一部分电路的电开关装置的一部分所得到的示意性剖视图；

图5示出穿过一块可触知膜的示意性剖视图，该可触知膜包括在根据本发明的电开关装置中；

图6-8示出本装置的三种不同实施例的立体图，该装置集成在设备壳体中，该设备壳体通过挤压、吹塑成型法、和注塑成型法制造。

具体实施方式

导言部分参照图1至图3介绍本发明，图1至图3示意性示出用于控制单元的集成在设备壳体中的电开关装置的实施例。继导言部分之后，揭示了本发明的其它实施例，在这些实施例中，电开关装置集成在壳体中，但是并不一定是这种应用。

图1到图3示出设备壳体1，该设备壳体1由相对设置的上盖状部2和下盖状部3向外限定，在所述部件之间设置框架4。所述框架4不仅作为支撑件用于两个盖状部2、3之间，而且作为电子元件的固定器和承载体。如图2最佳示出，按钮组10、14在上盖状部2上以三个及四个电开关或按钮的方式组合在一起。所述盖状部和框架可由任意塑料材料制成，如热塑性弹性材料(TPE)，但是本发明并不局限于此。金属、复合材料和陶瓷材料也可用于一个或多个部分。

图3中更详细地示出了框架4和上、下盖状部2、3。显而易见，框架包括机架，所述机架不仅固定地承载电子元件，而且作为支撑件支撑上盖状部2。因此，框架4具有与两个盖状部件2、3的内部在所有关键的细节上都对应的形状，从而，框架4在这些部件之间起到承载和支撑的作用。更具体地，框架4包括盖状圆顶式的筐部及与其相关的水平地横向定向的安装部。

根据本发明的一个实施例，上盖状部2由一种材料制成，所述材料优选地为塑料材料，这种材料比下盖状部3和所述框架4的材料的抗弯曲能力差。上盖状部2由任意塑料材料制成，如热塑性弹性材料(TPE)(例如，聚乙烯(polyeten)或者类似材料)，而下盖状部3由较硬的材料制成，如氨基甲酸乙酯塑料(urethane plastic)，其可以是聚氨基甲酸乙酯(polyurethane)。框架4也优选由上述较硬的材料制成。根据该实施例，所述盖状部2,3中的每一个及其中一个可由注塑成型法制造。

图3示意性示出电开关装置，所述电开关装置适于形成根据本发明的盖状设备壳体1的一整体部件。该电开关装置包括：框架4，所述框架4具有一个或多个引导件33；在每个引导件的孔中设置的一个电开关装置电路32的驱动部件34；作为保护盖在每个驱动部件34上方设置的一膜35；设置在盖状设备壳体1中的一承载件31，在该承载件31上设置电开关电路32。膜35构成设备壳体1的一部分，并且承载件31固定地承载在设备壳体中，从而，属于每个电开关电路32的驱动部件24在膜的正下方的位置上通过框架4设置在相应的引导件33中。此外，在膜的朝外一侧上设置多个接触面，该接触面可通过用户的指尖感知，并且将属于每个开关装置电路的驱动部件相互分隔开，从而，人们可以用指尖区分每个驱动部件。属于各驱动部件的引导件具有闭合的上边缘，在按下操作时，该闭合的上边缘至少被膜的底面支撑且与膜的底面配合。

在一个实施例中，驱动部件34可被活动地控制，并且设置在每个引导件33中。该装置包括固定构件30，通过该固定构件30，承载件31固定地承载在设备壳体中，从而，属于每个电开关电路的一驱动部件34与框架4中相应的引导件33配合。

在根据本发明的电开关装置的一个实施例中，安装部24和筐部20设有咬合构件式的固定构件30，该固定构件用于固定地承载电路或者用于按钮组10、14的任意类型的承载件。在电路31上，可人工操作的按钮可通过焊接直接设置在电路上，其中，驱动任意所述按钮32将与电路上的相应的接触点建立电接触。

在本发明的一个实施例中，驱动部件34可被活动地控制，并且设置在每个引导件33中。该装置具有固定构件30，通过该固定构件30，承载件31固定地承载在设备壳体中，从而，属于框架4中每个电开关电路的一驱动部件34位于膜35正下方的位置上。

控制单元1的上盖状部2既可以用作壳体又可以用作膜，通过该上盖状部2能够驱动电开关电路32，该电开关电路32由框架4承载。在该实施例中，每个膜35构成上盖状部2的一连续的部分，膜的朝外的表面形成，其用于触知每个单独的电开关电路。具体地，膜被分成多个可感知或触知的膜，每个膜这样形成，即每个膜都与邻近的膜分离，而且每个这样的膜都可以在每个电开关电路32中与驱动部件34配合。

在上面描述了与图1至图3中揭示的控制单元相关的具体实施例之后，下面的部分将描述本发明的其它实施例。

电开关装置具有一个盖状壳体1，及一个或多个包括在该壳体中的属于各电开关电路的驱动部件34。膜形成壳体1的一部分，且设置为保护盖，置于每个驱动部件34上方附近的位置上，其中，在按下操作时，膜设置为与驱动部件34配合，从而建立或断开开关装置电路中的电连接。

开关装置32设置在承载件31上，该承载件31通过固定构件30固定地承载在盖状壳体1中。如上所述，电开关电路也可具有包括在壳体1中的框架4。或者，框架4可包括固定构件30，通过该固定构件30将承载件31固定地承载在框架4中。框架4和壳体1这样配置，即，当壳体设置在框架4上时，驱动部件位于膜35正下方的位置上。

在本发明的一个实施例中，框架4或壳体1包括用于每个驱动部件的引导件33，从而，属于每个电开关32的一驱动部件34在膜的正下方的位置上位于框架4中的相应的引导件33中的孔中。

将接触面设置在膜的朝外的侧面上，该接触面可以由用户的指尖感知并且将属于每个开关装置电路的驱动部件互相分隔开，从而，人们可以通过其指尖区分每个驱动部件。属于各个驱动部件的引导件33具有闭合的上边缘37，该闭合的上边缘37被膜35的底面支撑并与其配合。

如上所述，盖状壳体1包括弹性塑料材料和硬质塑料材料的组合。本发明的一个实施例中，膜35形成弹性塑料材料的一部分。

如图4最佳示出，每个膜35通过各电开关电路32与驱动部件34同心设置，由此，在按下操作时，膜下陷，由此与所述可移动驱动部件配合，从而建立或断开电接触。为了建立这种电接触，在膜的朝外的侧面上设有多个接触面。该接触面可以由用户的指尖感知并且将属于每个开关装置电路的驱动部件互相分隔开，从而，人们可以通过指尖区分膜下面的每个驱动部件。例如，通过选择合适的低硬度的塑料材料，它可以满足每个膜35抵抗反复下陷的需要，即，反复的向内弯曲或按下。为了进一步改善膜35下陷的能力，以及与电开关电路32的驱动部件34配合的能力，而且方便操作者触知定位每个电开关32，膜优选具有伸缩囊式环状的外表，该外表上以交替的方向设置有多个珠状边缘36。也就是，多个珠状边缘36具有凸出和凹陷交替的形状或者本质上采用正弦曲线形状，该正弦曲线的弯曲状部位于另一个弯曲状部之外。由于伸缩囊状外表，膜35具有一定量的多余材料，旨在用于增加弹性，因此，正弦曲线形状可基于所需的行程长度和触知膜的其它特征而不同。

在本发明的一个实施例中，该实施例在图4和5中清楚地描绘，可触知膜35具有一定的材料厚度，该材料厚度小于上盖状部2的其它部分的材料厚度。当上盖状部2的其它部分的材料厚度在区间1.5-2.5mm内时，膜35相对薄的材料厚度优选在区间0.4-1.2mm内。在本发明的一个实施例中，膜35的外珠状边缘36由引导件33的闭合的上边缘37的上部支撑，由此，一系列或一组膜35可被有效地相互分隔，从而，在按下操作时，按钮组10、14中邻近的膜35的按下不会影响其它的膜。

参照图4至图5，清楚地看出每个膜35的接触面可包括带有凸起的框架部38的中间部，该凸起的框架部38带有可选的凹陷39，因而具有独特的形状而且能够增强感知性。在一个实施例中，该凸起的框架部被帽40或按钮封闭，该帽40或按钮例如由金属材料制成，如铝。所述帽40具有像加厚了的上部那样的顶端，该顶端具有与凸起的框架部38的直径基本对应的直径，并且通过例如粘贴的方式将所述帽40附接在凹陷39中。

在附图和说明书中，电开关电路32或电开关被优选地描述为按钮，但是应指出的是，也可使用其它类型的电开关，如拨动开关。在根据本发明的电开关装置的一个实施例中，电开关电路32和驱动部件34具有在承载件31上的两个或两个以上的电极，以及在膜35的底面上的导电区域。在按下膜35时，导电区域与所述电极接触，而且建立电极之间的电接触。当膜被松开时，电接触再次断开。在另一个实施例中，使用更复杂的电路，在该电路中，按下操作导致持久的电接触，即使膜被松开。直至新的按下操作执行前，电接触都不会再断开。例如，膜35上的导电区域可以通过多种材料技术(multi-material techniques)形成。

图6和图7揭示了新发明的电开关装置，该电开关装置集成在通过挤压法(图6)和吹塑成型法(图7)制成的盖状的装置壳体中。这两种方法都是本领域的公知方法，而且与注塑成型法一样，这些制作方法都是通过送入螺旋/圆柱装置中的粒状的塑料基材完成的。基材通过设置在该装置前面的工具(喷嘴)压制成具有所需横截面形状的外轮廓50。为了制造向外封闭的防潮的设备壳体1，外轮廓50被切割成合适的长度，而且设有多个端部三角面51，该端部三角面51通过塑料的注塑成型制成，并通过焊接，与外轮廓的各端部组装在一起。在具有多个凿孔52或开口的外轮廓50的台面(mantel surface)上的一定区域内，安装多个膜35，该膜35设有可触知的多个接触面和可选的盖玻璃。当接触面通过焊接与凿孔的边缘连接时，其形成防潮的且向外封闭的壳体。所述凿孔52优选通过切断移除制造法(chip removing manufacturing methods)形成，如铣削法。借助于设置在外轮廓或孔墙(未示出)内部的多个通道状槽，形成承载构件30，设备壳体内的电子装备，如电路或类似，能够以固定的方式承载在所述承载构件中。

图7涉及吹塑成型法制成的设备壳体1，该设备壳体1借助于以下这种公知的方法制造，即通过工具(喷嘴)将塑料块挤压入管或软管54。该被挤压的软管54插入且封闭在由可移动的模具部分形成的模具室中，因此切断由模具部分封闭的软管端，并向模具室的内壁吹胀。吹胀是通过插入软管内的吹管实现的，所述吹管通过阀门与高压气源连接。切断与高压气源的连接，模具部分相互分离，以移除挤压和吹塑成型的容器，以将其冷却，所述挤压和吹塑成型的容器的几何外形与该构造限定的内壁完全对应。同上面的描述类似，在吹塑成型的主体的台面上的一定区域内，设有多个凿孔52或开口，多个膜35安装在该凿孔52或开口中，多个膜35上设有多个可触知的接触面，当该接触面通过焊接与凿孔边缘连接时，其形成防潮的且向外封闭的壳体。吹塑成型法制成的设备壳体在其内部缺少固定构件30。与上述图1至图5的说明类似，预制的框架4作为替换，用作必要的电子元件的固定件和承载件。也就是，框架设有用于容纳多个电路31的固定构件30、以及与各按钮32的驱动部件34配合的多个引导件33，该按钮32与电路接触。膜35、框架4和包括的电子元件一起构成了预组装的连续单元，该预组装的连续单元安装在凿孔内，并且与凿孔的边缘通过焊接连接时，形成防潮的且向外封闭的设备壳体1。

吹塑成型过程也能使膜与同样材料制成的壳体构成整体。二次成型(double moulding)技术也能使不同材料混用在不同部分上，例如，一种材料制成膜，及另外一种材料制成相邻的壳体部分。这项技术并不局限于使用两种材料，其也能使用三次成型法(triple moulding)用于实现三种材料的组合。这样，可以用第一种材料制造壳体，第二种材料制造膜，和第三种材料制造膜上的涂层。

图8揭示了集成在盖状壳体1中的新发明的电开关装置，该盖状壳体1是在顶端件56和相关的多个端部三角面57注塑成型时制造的，由此通过焊接实现该制成的单元的封闭。在外轮廓的台面的具有多个凿孔52或开口的特定区域内安装膜35，且该膜35设有可触知的多个接触面和可选的盖玻璃58。为了形成防潮的且向外封闭的壳体，膜35通过焊接与凿孔的边缘连接。通过固定构件30可固定地承载电子元件，该固定构件30可选地形成在注塑成型的壳体的内部。或者，电子元件可由框架4直接承载，由此，如上所述，所述框架与电子元件和膜一起形成连续的，可安装在设备壳体内的单元。膜和盖玻璃也能通过多种材料技术集成在壳体内,如二次成型法和三次成型法。因此，能够直接在模具内制造完整的壳体，该壳体具有整体成型的膜和盖玻璃。

需要说明的是，为了能结合上述设备壳体中的两种材料独特的特点，膜35用防潮的方式设置，其也可以用多种不同的且已知的方式实现。上述二次成型法和三次成型法就是这些公知的多种材料技术的实例。

电开关装置可包括热塑性弹性材料(TPE)。由于其良好的操作性和与一种或多种材料混合物整合的能力，这种材料适用于该制作过程，并可以降低成本并改进结构。TPE还具有良好的使用性的特点，如在较大温度区域内具有弹性、耐化学性和耐磨性。TPE可具体分类，如热塑性聚氨酯(TPU)和热塑性聚烯烃(TPO)。

本发明并不仅局限于上述说明和附图说明，其可在权利要求限定的范围内以不同的方式改变或修改。

Claims (13)

1.一种电开关装置，包括：盖状壳体(1)，一个或多个设置在所述壳体(1)中的属于各开关装置电路(32)的驱动部件(34)，其特征在于，膜(35)形成所述壳体(1)的一部分，并且设置为保护盖，置于每个驱动部件(34)上方附近的位置上，其中，在按下操作时，所述膜设置用以与所述驱动部件(34)配合，从而建立或者断开电连接，由此多个接触面设置在所述膜的朝外的侧面上，所述接触面可由使用者指尖感知，并将属于每个开关装置电路的所述驱动部件相互分隔开，通过这种方式，人们可以用指尖区分出每个驱动部件，所述膜(35)具有用于每个接触面的一定量的多余材料，由此所述膜在按下操作时能够下陷，并由此与所述驱动部件(34)配合，所述膜(35)具有伸缩囊式环状外表面，所述伸缩囊式环状外表面具有在交替方向上设置的多个珠状边缘(36)，所述电开关装置还包括容纳在壳体(1)中的框架(4)，所述框架(4)或所述壳体(1)包括用于每个驱动部件的引导件(33)，从而，属于每个开关装置电路(32)的一驱动部件(34)位于所述框架中相应的引导件(33)中的孔中或位于所述膜的正下方的位置上，相应的膜(35)的外部珠状边缘(36)由引导件(33)的上边缘(37)支撑。

2.根据权利要求1所述的电开关装置，还包括承载件(31)，所述承载件通过固定构件(30)固定地承载在所述盖状壳体(1)中，且在所述承载件(31)上设置所述开关装置电路(32)。

3.根据权利要求1所述的电开关装置，包括承载件(31)，和固定构件(30)，其中，所述承载件(31)上设置有所述开关装置电路(32)，以及通过所述固定构件(30)，所述承载件(31)固定地承载在所述框架(4)中。

4.根据上述权利要求中任意一项所述的电开关装置，其中，所述盖状壳体(1)包括弹性塑料材料和硬质塑料材料的组合，且所述膜(35)形成弹性塑料材料的一部分。

5.根据权利要求2-3中任意一项所述的电开关装置，其中，所述承载件(31)包括电路。

6.根据权利要求2-3中任意一项所述的电开关装置，其中，所述固定构件(30)包括设置在所述盖(1)或所述框架(4)中的多个槽，所述承载件(31)可插入所述多个槽中，或者，包括咬合构件，所述承载件(31)可被咬合在所述咬合构件中。

7.根据权利要求1所述的电开关装置，其中，所述膜(35)的多个珠状边缘(36)基本具有正弦曲线的形状，所述正弦曲线的弯曲状部相互径向向外地设置。

8.根据权利要求1所述的电开关装置，其中，所述多个珠状边缘(36)具有凸出和凹陷交替的形状。

9.根据权利要求1-3、7-8任意一项所述的电开关装置，其中，所述膜(35)在每个接触面的区域内的材料厚度小于膜的其它部分的材料厚度。

10.根据权利要求1-3、7-8任意一项所述的电开关装置，其中，每个膜(35)的接触面包括中间部分，所述中间部分具有凸起的框架部(38)。

11.一种用于制造包括盖状壳体(1)的电开关装置的方法，其中，所述装置包括盖状壳体(1)、一个或多个设置在所述壳体(1)中的属于各开关装置电路(32)的驱动部件(34)、和作为保护盖设置在每个驱动部件上方的一膜(35)，其特征在于，所述方法具有以下步骤：

-制造壳体(1)，其中，所述膜(35)作为所述壳体(1)的一部分形成，并且设有可由使用者指尖感知的多个接触面；

-为每个接触面提供一定量的多余材料，由此所述膜在按下操作时能够下陷，并从而与所述驱动部件(34)配合；

-为每个膜(35)提供伸缩囊式环状外表面，所述伸缩囊式环状外表面具有在交替方向上设置的多个珠状边缘(36)；

-设置承载件(31)，在所述承载件上直接设有所述开关装置电路(32)；

-将所述承载件(31)固定地设置在所述壳体中，从而使属于每个开关装置电路(32)的驱动部件(34)位于所述膜(35)正下方的位置上。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述壳体(1)通过下述任意的塑料成型法制造：挤压法、吹塑成型法、注塑成型法、或是这些方法的组合，其中，在用上述方式制成的壳体中形成凿孔(52)，并且设有多个可触知的接触面的膜(35)与所述凿孔(52)的边缘安装和连接。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述多个珠状边缘(36)具有凸出和凹陷交替的形状。