CN104685595B - 用于包括至少两个硅酮圆顶形部的开关的控制设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于开关的控制设备，所述设备包括：至少两个硅酮圆顶形部(7)和至少一个驱动装置(5)。所述驱动装置(5)作用在所述至少两个硅酮圆顶形部(7)上，用于转换至少两个电触点(6)。驱动装置(5)通过由推动装置(3)施加的力而运动。驱动装置(5)是弹性杠杆，用于作用在所述至少两个硅酮圆顶形部(7)上，以便基本同时转换所述至少两个电触点(6)。

Description

用于包括至少两个硅酮圆顶形部的开关的控制设备

技术领域

本发明涉及一种用于具有两个或更多硅酮圆顶形部的开关的控制设备。

背景技术

在自动领域中，当前最多地用于板开关上的系统能够概括为以下类型：

具有金属片快速断路触点的开关；

具有硅酮泡的开关，该硅酮泡有装在其上的触点；

具有硅酮泡和金属触点的开关，该金属触点与电子电路成一体；

具有断路金属圆顶形部的开关，该断路金属圆顶形部能够直接或者通过硅酮介质来驱动；

外部开关，该外部开关通过促动器装置和硅酮圆顶形部来驱动。

这些不同类型的操作原理在机械水平(例如力、冲程和噪音)和在电水平上都有精确的内在特征，从而在一些情况下不能满足自动领域的新特殊要求。

自动领域的特殊要求需要转换两个或更多电触点，这些电触点与相同装置相连，从而以基本同时的方式来转换，例如闭合。术语“同时”的意思是两个或更多电触点的转换(例如闭合)在预定时间量内产生。所述预定时间量(例如在第一触点的闭合和最后触点的打开之间)应当不大于20ms。

在转换(例如闭合)两个或更多触点的任意装置中必须存在的所述时间量与可在实施的机械系统中可用的元件运动链的不同公差相关联。

理论上，当所有的公差都等于零，且元件都彼此相同时，该时间量将在任何系统驱动速度下都等于零。

而且，系统必须在系统自身的驱动过程中给予用户特定感觉。

对于本发明，术语“感觉”的意思是当用户作用在包括开关或电触点的按钮键上时用户察觉的力和运动的感知。

由现有技术提议的方案不能解决关于不同触点同时转换的这个技术问题，特别是，它们不能保证两个或更多硅酮圆顶形部同时收缩，以便例如能够闭合电触点或者驱动外部开关。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种用于开关的驱动装置来解决上述问题，该驱动装置用于作用在至少两个硅酮圆顶形部上，并能够调节成实施任意类型的开关。本发明保证响应驱动的合适感觉以及由特殊需求所要求的触点同时转换，例如在自动领域中。

下面介绍的装置设计成开发一系列开关，该开关有电触点驱动和转换系统，该电触点驱动和转换系统将获得适合满足市场新需求的力/运动特征，同时优化电性能。

新设备的目的是利用驱动装置的弹性特征，以便在感觉和噪音以及触点的同时转换的方面获得新结果，且由此不必增加新部件或降低开关或电触点的电方面。

本发明的方面涉及一种用于开关的控制设备。

本发明的还一方面涉及一种按钮。

本发明还公开了其它附加特征。

附图说明

通过熟读下面参考附图对不同实施例的详细说明，将最佳地理解根据本发明的设备的附加特征和优点，附图分别表示如下：

图1A、1B和1C表示包括根据本发明的设备的按钮在不同操作结构的剖视图；特别是，图1A表示在静止状态中的设备，图1B表示在负载状态中的设备，图1C表示在转换操作结构中的设备；

图2表示了图1A-1C的按钮的分解图；

图3表示了包括根据本发明的控制设备的按钮的剖切图；

图4表示了根据本发明的设备的力/运动图与现有技术设备的力/运动图比较；

图5A和5B、5C和5D详细表示了包含在根据本发明的设备中的驱动装置的不同实施例；特别是，图5A表示了在前面附图中所示的设备的驱动装置；图5B表示了第一可选实施例，图5C表示了第二可选实施例，图5D表示了第三可选实施例；

图6A和6B表示了硅酮圆顶形部的细节和电触点的两个不同实施例；特别是，图6A表示了包括导电部分的圆顶形部，而在图6B中，触点是置于硅酮圆顶形部和印刷电路板(printed circuit)之间的金属板。

具体实施方式

参考上述附图，用于开关的控制设备包括至少两个硅酮圆顶形部7和至少一个驱动装置5，该驱动装置5作用在所述至少两个硅酮圆顶形部7上。

所述至少一个驱动装置5用于转换至少两个电触点6。优选是，所述至少一个驱动装置5用于选择地闭合和打开至少两个电触点6。

所述至少一个驱动装置5通过由推动装置3施加的力来运动。由所述推动装置3施加的所述力优选是平行于竖直轴线“Z”；更优选是，它与按钮的竖直轴线一致，该按钮包括根据本发明的控制设备。

所述驱动装置5是弹性杠杆，该弹性杠杆用于作用在所述至少两个硅酮圆顶形部7上，以便基本同时转换所述至少两个电触点6。所述驱动装置5以基本同时的方式和通过相同力而作用在各所述硅酮圆顶形部7上。

优选是，所述杠杆是第三类(class three)杠杆。

优选是，根据本发明的控制设备具有延展部分，该延展部分沿所述轴线“Z”基本竖直，且特别是，驱动装置5布置在所述至少两个圆顶形部7的上方。推动装置3再布置在驱动装置5的上方。

所述驱动装置5由弹性元件来制造，该弹性元件用于在由所述推动装置3产生压缩的过程中变形，优选是弯折和/或弯曲，并在所述至少两个硅酮圆顶形部7沿朝着所述电触点6的方向收缩之后伸展(stretch out)。

为了说明目的，措辞“基本同时转换”的意思是所述至少两个电触点6在特定时间量“ΔT”内进行转换。所述时间量“ΔT”例如是在根据本发明的设备的第一电触点6闭合和最后电触点6闭合之间经过的时间量。所述时间量“ΔT”通常由方案的技术特征来确定，例如在自动领域中。通常，所述时间量“ΔT”由设备的购买者来确定，该购买者将设备安装在车辆上。在根据本发明的控制设备的优选实施例中，所述时间量“ΔT”为最多20ms。

在现有技术中，时间量“ΔT”是设备的元件的形状和公差的函数，这些元件组成闭合所述至少两个触点的运动链。而且，在现有技术方案中，所述时间量“ΔT”与人们作用在设备上的速度成反比，特别是，动作速度或测试速度越高，所述时间量“ΔT”将越大。

本发明的目的是试图消除对公差和对驱动速度或测试速度的依赖性。

通常，所述驱动装置5有基本片材形形状。优选是，驱动装置5由金属材料来制造，以便产生金属弹性杠杆。

在附图中所示的优选实施例中，所述驱动装置5基本是金属片材。

通常，驱动装置5包括推动部分50，所述推动装置3作用在该推动部分50上。推动部分50的位置为使得在推动装置3的作用过程中增加驱动装置5的弹性特征。推动部分50的位置为使得所述驱动装置5能够在压缩后弯折或弯曲。

而且，所述驱动装置5包括至少一个支承部分51和至少一个接触部分52。

所述至少一个支承部分51在使用时用于布置成与至少一个支承表面72接触，以便产生杠杆，特别是弹性杠杆。

所述至少一个接触部分52在使用时用于布置成与至少一个硅酮圆顶形部7接触，以便产生杠杆，特别是弹性杠杆。

通常，所述推动部分50布置在所述至少一个支承部分51和所述至少一个接触部分52之间。所述结构产生第三类杠杆。在优选实施例中，所述推动部分50布置在所述至少一个支承部分51和所述至少一个接触部分52之间的距离的中点处。

优选是，接触部分52和支承部分51都包括至少一个孔穴(housing)55，该孔穴55用于与硅酮垫71相互作用。所述孔穴优选是通孔，凸起布置在该通孔中，以避免驱动装置5沿不合适的方向运动以及保证在推动装置3和所述驱动装置5之间正确的相对定位。

特别是，它防止驱动装置5沿并不平行于竖直轴线“Z”的方向运动，并使得驱动装置5自身在由于由推动装置3施加的力而压缩的过程中能够变形。

所述支承部分51优选是包括至少一个孔穴55，例如两个孔穴55。所述接触部分52优选是包括多个孔穴55，该孔穴55的数目等于受到单个驱动装置5的作用的硅酮圆顶形部7的数目。

在优选实施例中，所述支承部分51和所述接触部分52包括相同数目的孔穴55。

通常，所述支承部分51布置在驱动装置5的一端处，该端与布置相同驱动装置5的所述接触部分52的端部相对。

在优选实施例中(该优选实施例例如在图5A、5C和5D中所示)，驱动装置5相对于它的两个纵向轴线对称。在这些实施例中，在孔穴55的数目对于支承部分51和接触部分52都相同的变化形式中，两个部分的功能能够转换，而保持驱动装置5的功能不变。

为了正确地产生弹性杠杆，所述驱动装置5应当有支承和推动部分(51、52)，该支承和推动部分(51、52)有比推动装置50高的刚性特征。这种方案防止所述两个或更多硅酮圆顶形部7以独立的方式来收缩，例如由于各圆顶形部7部件的可能不同冲程-力特征。这能够有在硅酮圆顶形部7上的较大作用效果，而不管硅酮圆顶形部7自身的机械和弹性特征如何。这种特征使得硅酮圆顶形部7在驱动装置5作用之后基本同时收缩，该驱动装置5通过推动元件3的运动而运动。所述支承和推动部分(51、52)的刚性防止驱动装置5产生扭转现象，该扭转现象可能导致不一致地作用在硅酮圆顶形部7上。

在图5A所示的优选实施例中，所述驱动装置5制造为一个单件，并为基本十字形，因为它包括第一杆5a和第二杆5b。所述第一杆5a和所述第二杆5b优选是以直角交叉。所述推动部分50是所述第二杆5b。推动装置3作用在驱动装置5的所述第二杆5b上将增加驱动装置5自身的弹性特征。

在该实施例中，有基本两个推动部分50，这两个推动部分50对应于第二杆5b的两端。推动装置3的撞针部分33作用在第二杆5b的两端的各端上。

所述第一杆5a包括在一端处的所述至少一个支承部分51以及在相对端处的至少一个接触部分52。

通常，所述第一杆5a有比第二杆5b高的刚性特征。为了使得硅酮圆顶形部7同时收缩，所述第一杆5a为基本刚性，而所述第二杆5b(特别是所述至少一个推动部分50)适合弯折，例如通过弯曲。这些特征和这样的结构防止第一杆5a产生扭转和因此引起在硅酮圆顶形部7上的不一致作用。

所述支承部分51包括单个孔穴55，即通孔，该孔穴55成形为允许凸起721(该凸起721包含于所述支承表面72中)引入其中。

所述接触部分52包括两个孔穴55，即两个通孔，这两个孔穴55成形为允许布置在各硅酮圆顶形部7顶部处的凸起插入其中，如图3中所示。

图5B、5C和5D表示了驱动装置5的不同实施例，它们都同样用于产生弹性杠杆。其余实施例的形状基本有沿直线的功能性延伸部分，类似于第一杆5a，沿该第一杆5a设有支承部分51和接触部分52。在全部实施例中，所述推动部分50布置在一个或多个结构元件上，该结构元件用于横向延伸驱动装置，因此使得推动部分50能够在推动装置3作用(特别是，所述推动装置3的撞针部分33作用)之后弯折和/或弯曲。

在未示出的一个实施例中，所述驱动装置5只与合适布置的多个硅酮圆顶形部7接触，即斜靠，以便保证驱动装置5基本相等地作用在全部圆顶形部7上。特别是，所述多个圆顶形部7相等地间隔开，例如它们布置成相对彼此旋转90^o，且推动部分50布置成与驱动装置5的质心相对应。

通常，所述支承表面和/或所述硅酮圆顶形部布置在单个硅酮垫71上。

当根据本发明的控制设备进行装配和处于静止操作结构中时，驱动装置5基本垂直于竖直轴线“Z”。在优选实施例中，如图1A中所示，驱动装置5倾斜。这是由于例如圆顶形部7和支承表面72的不同高度。驱动装置5的倾斜使得由所述驱动装置5产生的杠杆的弹性性能增加。

在优选实施例中，根据本发明的设备能够应用于按钮，该按钮包括：键1，该键1用于由用户来按压；以及支承结构11，该支承结构11确定了空腔110，根据本发明的设备布置在该空腔110中，如附图中所示，例如在图2的分解图中。

所述键由外部盖元件2来包围，该外部盖元件2用于覆盖在汽车或船中的按钮布线。外部盖元件2例如通过撞针或卡口固定装置而限制在所述支承结构11上。

所述键1与所述推动装置3成一体，因此，施加在键1上的力将传递给推动装置3自身，以便使得所述驱动装置5运动和使得所述至少两个电触点6以基本同时的方式来转换。

所述推动装置3通过撞针或卡口固定装置而固定在键1上。

在非限定的所示实施例中，推动装置3有基本圆柱形形状。所述推动装置3包括至少一个撞针部分33，当根据本发明的设备装配时，该撞针部分33用于撞上驱动装置5。所述撞针部分33是齿，该齿用于作用在所述推动部分50上。在优选实施例中，推动装置3有两个撞针部分33，这两个撞针部分33相互间隔开180^o，并用于直接作用在驱动装置5的所述推动部分50上，该推动部分50例如布置在所述第二杆5b的端部处。

在优选实施例中，包含在按钮中的元件(例如键1和支承结构11)也具有圆柱形结构。需要时，包含在按钮中的所述元件能够有平行六面体形状，例如具有正方形或矩形底部。

所述推动装置3包括第一引导件31。所述第一引导件31用于沿轨道111滑动，该轨道111包含在由支承结构11确定的内部空腔110中。

在优选实施例中，所述空腔110有圆形截面，并包括四个轨道111，这四个轨道111相等地彼此间隔开。

存在能够沿轨道111滑动的所述第一引导件31将只允许施加的力的竖直分量来使得推动装置3运动，因此使得驱动装置5能够作用在硅酮圆顶形部7上，用于转换电触点6。

通常，布置在中心区域中的驱动装置5(例如与推动部分50相对应)优选是包括孔4，由光源“L”发射的光能够通过该孔4而进入。所述光源“L”例如是发光二极管。由所述光源“L”发射的光用于照亮布置在键1上的符号。

所述电触点6优选是内置于所述至少两个硅酮圆顶形部7中。详细地说，各电触点6内置于硅酮圆顶形部7中。在该实施例中，硅酮圆顶形部7包括至少一个导电部分，当圆顶形部7收缩至印刷电路板8上时，该导电部分用于闭合包含在印刷电路板8中的电路。

在未示出的不同实施例中，所述导电部分能够是与圆顶形部7相连的金属片，例如在图6A中所示，或者在需要时置于圆顶形部7和印刷电路板8之间，例如在图6B中所示。

在可选实施例中，所述电触点内置于组成单独电装置的开关中，该单独电装置是成固态的整体件。所述开关包括外壳和键。

通常，所述电触点6与所述印刷电路板8电连接。印刷电路板8通过合适的插针9而与连接器10电连接。所述连接器10用于使得按钮与汽车或船(按钮安装在该汽车或船中)的电路连接。所述连接器10固定在支承结构11的下端上，即与布置键1的端部相对的端部。

包括至少两个硅酮圆顶形部7的所述硅酮垫71布置在所述印刷电路板8上。

在优选实施例中，所述支承表面72内置于所述硅酮垫71中。所述支承表面72例如是平行六面体，它由硅酮材料来制造，并包括所述凸起721。

根据本发明的、用于开关的控制设备用于采取三个操作结构，特别是：

静止操作结构，其中，推动元件3并不施加力，例如通过键1来施加力，如图1A中所示；

转换操作结构，其中，在力施加于所述推动元件3上之后，驱动装置使得电触点6进行转换，因此从打开结构转变成关闭结构以及相反，例如在图1C中所示；以及

负载操作结构，该负载操作结构在控制设备从静止操作结构转变成转换操作结构之后通过该控制设备来获取，如图1B中所示。

由包含在根据本发明的设备中的所述驱动装置5来实施的弹性系统用于在第一阶段中储存能量，以便在从硅酮圆顶形部7到达力/运动曲线在圆顶形部7自身开始收缩后而力开始减小的部分的点开始在之后自发释放。由弹性杠杆储存和在圆顶形部收缩后释放的能量足以使得电触点6以基本同时的方式来转换。本方案能够补偿和消除在包含于设备中的元件之间的所有尺寸差异和可用力之间的差异。

用于产生弹性杠杆的驱动装置5的柔性越高，储存的能量越大。储存的能量越大，硅酮圆顶形部的驱动速度越大，这使得硅酮圆顶形部的总体收缩更快。这样的性能保证触点以基本同时的方式来转换。

在静止操作结构中，包含在根据本发明的控制设备中的所有装置都处于静止结构，特别是，硅酮圆顶形部7并不收缩，驱动装置5扁平，并不弯曲或弯折。如上所述，在静止结构中，驱动装置5优选是相对于竖直轴线“Z”倾斜，如图1A中所示。

由装置(3、5)的重量施加在硅酮圆顶形部7上的力不会使得圆顶形部7自身收缩。由于这些原因，静止操作结构防止电触点6意外转换。

根据本发明的控制设备保持在静止操作结构中，直到力施加或应用于所述推动装置3上。特别是，直到力优选是沿所述轴线“Z”施加在按钮的所述键1上，根据本发明的设备包含在该按钮中。

图4表示了根据本发明的设备的力/运动曲线展开与现有技术设备的曲线展开比较，现有技术设备使用简单的硅酮圆顶形部。

力施加在推动装置3上使得设备在到达转换操作结构之前呈现负载操作结构。

在这种最后操作结构中，施加在推动装置3上的力并不是直接传递给硅酮圆顶形部7以便使得它们收缩和使得电触点6进行转换，而是通过驱动装置5来储存为能量，该驱动装置5弯曲，如图1B中所示。这样的性能转变成力/运动图的初始直线部分，且曲线的斜度与现有技术的设备相比减小。

驱动装置5产生弓形结构，直到施加的力达到预定值。

在根据本发明的控制设备的优选实施例中，通过继续在推动装置3上施加力，施加的力直接传递给硅酮圆顶形部7。在达到预定水平的已知力之后，直接施加在硅酮圆顶形部7上的力使得圆顶形部7收缩，因此使得根据本发明的设备能够到达转换操作结构。

这样的性能在图4所示的力/运动图中转变成由设备的用户察觉的更大运动(假定施加相同力)。这样的性能也转变成提高在设备中由用户察觉的感觉。

在所述硅酮圆顶形部7沿朝着所述电触点6的方向收缩之后，驱动装置5能够伸展，因此释放在负载操作结构中储存的能量。

当驱动装置5由于圆顶形部7的收缩而伸展时，它释放储存的能量，因此增加硅酮圆顶形部7收缩的速度和电触点6转换的速度。

这种性能使得在力/运动图中硅酮圆顶形部7的断路点或收缩点延迟，但是重要的是，它导致从硅酮圆顶形部7自身的最小反应快速通向最大反应。

当驱动装置5伸展时释放的能量使得圆顶形部7收缩加速；这样的加速使得设备能够快速到达转换操作结构，其中，圆顶形部7完全收缩，甚至推动元件3不会进一步运动。

当圆顶形部7与电路板8接触时，根据本发明的设备的冲程停止，这对应于电触点6的转换。

推动元件3的随后进一步冲程将再次由驱动装置5吸收，该驱动装置5再次弯折和弯曲，而不会导致损坏电触点6和根据本发明的设备。

从负载操作结构通向转换操作结构的这样加速使得电触点6的转换以正确和基本同时的方式来产生。不管电触点6的机械特征和驱动速度或测试速度如何，都能够获得这种结果。实际上，触点6的机械特征可能引起开关自身的接触点的较大裂缝(leakage)以及时间量“ΔT”的延长。

而且，不管硅酮垫71和包含在该垫71中的两个硅酮圆顶形部7的机械特征如何都能够获得这种结果。

在力施加于推动装置3上结束时，根据本发明的设备由于两个硅酮圆顶形部7的弹性能量而返回至静止操作结构。在图4中表示的返回冲程表示了基本线性部分。

硅酮圆顶形部7的、可能过大的返回能量由驱动装置5来吸收。由驱动装置5吸收该能量使得力/运动曲线的最后部分为线性，因此避免了设备的谐振现象和残余能量的快速衰减。

所述至少两个硅酮圆顶形部7布置成在负载操作结构和转换操作结构之间通过时平衡驱动装置5的运动。

这种设备消除了关于电触点6转换的瞬时的不确定性，即使触点6自身具有关于转换瞬时或触点的较高固有不确定性的特征。

附图标记

键 1

支承结构 11

空腔 110

轨道 111

外部盖元件 2

推动装置 3

第一引导件 31

撞针部分 33

驱动装置 5

第一杆 5a

第二杆 5b

推动部分 50

支承部分 51

接触部分 52

孔穴 55

电触点 6

硅酮圆顶形部 7

硅酮垫 71

支承表面 72

凸起 721

印刷电路 8

插针 9

连接器 10

竖直轴线 “Z”

时间量 “ΔT”

Claims (8)

1.一种用于开关的控制设备，所述控制设备包括：

至少两个硅酮圆顶形部(7)；

至少一个驱动装置(5)，所述驱动装置作用在所述至少两个硅酮圆顶形部(7)上，用于转换至少两个电触点(6)；

所述至少一个驱动装置(5)通过由推动装置(3)施加的力而运动；

所述驱动装置(5)是弹性杠杆，用于作用在所述至少两个硅酮圆顶形部(7)上，以便基本同时转换所述至少两个电触点(6)；

驱动装置(5)用于在由所述推动装置(3)产生压缩的过程中弯折，因此弯曲，然后在所述至少两个硅酮圆顶形部(7)沿朝着所述电触点(6)的方向收缩后驱动装置伸展；以及

在所述至少两个硅酮圆顶形部(7)收缩后，驱动装置(5)沿朝着所述电触点(6)的方向伸展将朝着所述两个硅酮圆顶形部(7)释放储存的能量，因此增加它们作用在电触点(6)上的速度；

所述驱动装置(5)以基本同时的方式和通过相同力作用在所述硅酮圆顶形部(7)的每一个上。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其中：所述驱动装置(5)基本为金属箔。

3.根据权利要求2所述的控制设备，其中：所述驱动装置(5)包括：

推动部分(50)，所述推动装置(3)作用在所述推动部分上；

至少一个支承部分(51)，所述支承部分在使用时布置成与至少一个支承表面(72)接触；

至少一个接触部分(52)，所述接触部分在使用时布置成与两个或更多圆顶形部(7)接触。

4.根据权利要求3所述的控制设备，其中：所述推动部分(50)布置在支承部分(51)和接触部分(52)之间。

5.根据前述任意一项权利要求所述的控制设备，其中：所述至少一个驱动装置(5)为十字形。

6.根据权利要求1所述的控制设备，其中：各电触点(6)内置于硅酮圆顶形部(7)中。

7.一种用于电子电路的按钮，包括：

键(1)，用于由用户按压；以及

支承结构(11)，所述支承结构确定空腔(110)；

其特征在于：所述按钮包括根据权利要求1所述的用于开关的控制设备。

8.根据权利要求7所述的按钮，其中：所述推动装置(3)包括第一引导件(31)，用于沿包含于所述支承结构(11)中的轨道(111)滑动。