CN104685598A - 用于开关的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种开关控制装置，包括至少一个硅树脂圆顶(7)和作用在所述至少一个硅树脂圆顶(7)上的至少一个致动构件(5)，所述至少一个致动构件适合于关闭和选择性地打开至少一个开关(6)的电触头。致动构件(5)由通过推动元件施加的力移动。在所述一个推动元件(3)和所述至少一个致动构件(5)之间存在至少一个弹性构件(4)，该至少一个弹性构件适合于在所述至少一个硅树脂圆顶(7)被压缩时被所述推动元件(3)压缩并且在所述至少一个圆顶(7)向着所述开关(6)塌缩时伸展。

Description

用于开关的控制装置
技术领域
本发明涉及具有硅树脂圆顶的开关控制装置。
背景技术
目前用于汽车领域的主要类型的开关系统可以总结如下：
具有快速崩塌金属箔的开关；
具有硅树脂泡和板上触头的开关；
具有硅树脂泡和与电子电路成一体的金属触头的开关；
可以直接地或通过硅树脂媒介致动的具有崩塌式金属圆顶的开关。
通过致动构件和硅树脂圆顶被致动的外部开关。
这些不同类型的开关的操作原理在机械(例如力、行程和噪音)和在电力两方面均具有明确的固有特性，使得在一些情况中，它们不能满足汽车界的新要求。
具体地，采用用于打开和关闭电路的外部单体开关引入不确定变量到开关自身的接触或切换点的确定中。
此外，外部开关具有固有的机械特性，该固有的机械特性必须被适当地考虑以便获得汽车领域中所需的感觉特性。
为了本发明的目的，术语“外部开关”指的是单体的固态开关，该单体的固态开关包括外部壳体和按钮，该按钮电连接到印刷电路板。该控制装置作用在所述外部开关上。
为了本发明的目的，术语“感觉”指的是用户在他/她操作包括开关的按钮的键时感知的力和位移。
开关控制装置是已知的，例如，Bitron的专利申请ITTO20100636中描述的开关控制装置，其中，为了关闭开关(例如，包括传导性元件或硅树脂圆顶)，该控制装置包括金属箔，该金属箔适合于产生弹性杠杆以改进相对于硅树脂圆顶的固有特性的该装置的力/位移响应，以便加速该开关的响应且保证该开关的适当换向的目的。
上述专利中描述的解决方案难以用来致动外部开关。
发明内容
本发明旨在通过提供一种开关控制装置解决上述问题，该开关控制装置可以使自身适应任何类型的实现的开关，因此保证响应于致动的希望的感觉。
下面将描述的该装置已经被构想以便产生具有开关致动和关闭系统的一系列开关，允许获得满足市场的新的要求同时优化电性能的力/位移特性。
新的装置也旨在利用硅树脂的一些弹性性质以便在感觉和噪音方面获得新的结果，然而不增加部件的数量或降低开关的电性能。
本发明的一个方面涉及一种开关控制装置，该开关控制装置具有所附独立权利要求1中阐述的特征。
辅助特征在所附从属权利要求中被阐述。
附图说明
根据本发明的不同实施例的以下描述并且根据附图，根据本发明的装置的特征和优点将变得显然，其中：
图1A、1B和1C示出包括处于不同操作构造的根据本发明的装置的按钮的截面视图；具体地，图1A示出空闲状态中的该装置，图1B示出加载状态中的该装置，图1C示出切换操作状态中的该装置；
图2是图1A-1C的按钮的分解视图；
图3示出包括根据本发明的控制装置的按钮的截面；
图4示出与现有技术装置的力/位移曲线图相比的根据本发明的装置的力/位移曲线图；
图5A和5B示出由根据本发明的装置控制的开关的两个不同实施例。
具体实施方式
参考上述图，开关控制装置包括：至少一个硅树脂圆顶7和作用在所述至少一个硅树脂圆顶7上的至少一个致动构件5。
所述至少一个致动构件5适合于关闭和选择性地打开至少一个开关6的电触头。
所述至少一个致动构件5被通过推动元件3施加的力移动。通过所述一个推动元件3施加的所述力优选地平行于竖直轴线“Z”，更优选地与按钮的竖直轴线重合，该按钮配备有根据本发明的装置。
在所述一个推动元件3和所述至少一个致动构件5之间存在至少一个弹性构件4，该至少一个弹性构件适合于在所述至少一个硅树脂圆顶7被压缩时被所述推动元件3压缩并且在所述至少一个硅树脂圆顶7向着所述开关6塌缩时伸展。
优选地，根据本发明的控制装置沿所述轴线“Z”基本上竖直地伸展，并且具体地，致动构件5位于所述硅树脂圆顶7的顶部上。而推动元件3布置在致动构件5的顶部上。如前所述，在致动构件5和推动元件3之间存在弹性构件4。
在优选实施例中，根据本发明的装置适用于按钮，该按钮包括：键1，该键适合于被用户按压；和支撑结构11，该支撑结构限定腔110，本发明的装置被布置在该腔中，如附图中所示。
在这里示出的非限制性方案中，所述键1包括中心元件1a，在该中心元件上存在罩1b，在罩上例如具有按钮的功能的指示。所述键1被外部覆盖元件2包围，该外部覆盖元件适合于覆盖车辆或船中的按钮的连接点。外部元件2例如通过定位器式或卡口式紧固构件被约束到所述支撑结构11。
所述键1与所述推动元件3成一体，因此将施加在键1上的力传输到推动元件3，以便实现移动致动构件5和切换开关6的目的。
所述推动元件3通过定位器式或卡口式紧固构件被固定到键1，优选地固定到中心元件1a。在优选实施例中，所述推动元件3包括至少一个紧固部分32，该至少一个紧固部分适合于插入键1的所述中心元件1a中包括的至少一个凹部中。
在优选实施例中，所述至少一个弹性构件4由硅树脂制成，优选地具有类似于包括所述硅树脂圆顶7的硅树脂垫71的弹性特性。
所述至少一个弹性构件4具有圆形形状，优选地具有环状形状，例如，具有平行四边形截面。
在未示出的替代实施例中，所述弹性构件4是至少一个盘簧，或至少一个弹性金属梁，或由塑性材料制成的至少一个弹性梁。
在这里示出的非限制性实施例中，推动元件3和致动构件5都具有基本上圆柱形的形状。在优选实施例中，按钮中包括的元件(诸如键1和支撑结构11)也具有圆柱形结构。
在优选实施例中，所述弹性构件4是具有矩形横截面的环。
优选地，所述至少一个弹性构件4被布置外壳51中，外壳51被包含在致动构件5中。
优选地，所述外壳51具有基本上类似于所述弹性构件4的截面的截面，以便避免沿不希望的方向的弹性构件4的任何运动。具体地，外壳51的形状使得弹性元件4不能沿不平行于竖直轴线“Z”的方向运动，并且使得它可以在该弹性构件4被压缩时伸展。
推动元件3包括撞击器部分33，该撞击器部分当根据本发明的装置被组装时用来撞击弹性构件4。
如图2中所示，介于所述致动构件5和所述推动元件3之间的弹性构件4被成形为如具有矩形横截面的环。
在本发明的装置的空闲操作构造中，弹性构件4保持推动元件3和致动构件4离开彼此一定距离。在该空闲操作构造中，所述弹性构件4充当所述推动元件3和所述致动构件5之间的间隔件。
所述推动元件3包括第一引导件31。所述第一引导件31适合于沿轨111滑动，该轨被包括在由支撑结构11限定的内腔110中。
所述致动构件5包括第二引导件50，该第二引导件50适合于沿腔110中包括的所述轨111滑动。
在优选实施例中，所述腔110具有圆形截面并且包括四个等距离的轨111。
由于存在沿所述轨111可滑动的所述第一引导件31和第二引导件50，因此仅仅施加的力的竖直分量就可以使推动元件3移动，因此引起致动构件5作用在开关6上。
为了保证推动元件3相对于所述致动构件5的正确定位，该致动构件5包括定心构件521，该定心构件适合于与所述推动元件3相互作用。在优选实施例中，所述定心构件521被包括在腔52中，该腔被包括在致动构件5的中心部分中。
更详细地，所述腔52是锥形孔，该锥形孔的最大直径小于外壳51的直径。
在优选实施例中，所述开关6是外部的并且是分立的单体的固态电气装置。所述开关包括外部壳体61和按钮62。该开关6优选地为具有双重独立触头的开关。
所述开关6通过焊接而电连接到印刷电路板8。该印刷电路板8通过合适的销状件9电连接到连接器10。所述连接器10适合于将该按钮连接到其中已经安装该按钮的车辆或船的电路。所述连接器10被固定到支撑结构11的底端部，该底端部与键1位于其上的端部相对。
在所述印刷电路板8上布置硅树脂垫70，该硅树脂垫包括至少一个硅树脂圆顶7。
在图5A和5B中示出的替代实施例中，该开关6与根据本发明的控制装置成一体；具体地，它被包括到硅树脂圆顶7中。在这种实施例中，硅树脂圆顶还包括至少一个传导性部分66，该至少一个传导性部分当该圆顶7塌缩到印刷电路板8上时用来关闭印刷电路板8中所包括的电路。
在不同的实施例(未示出)中，所述传导性部分66是金属箔，该金属箔与圆顶7关联，如图5A中所示，或者可能介于圆顶7和印刷电路板8之间，如图5B中所示。
该开关控制装置可以呈现三种操作构造，具体地：空闲操作构造，其中不施加力(例如通过键1，如图1A中所示)到推动元件3上；切换操作构造，其中，在所述推动元件3上施加力之后，致动构件5引起开关6的触头转换，从打开切换到关闭或者反过来，如在图1C中通过例子示出的；和加载操作构造，在从空闲操作构造转变到切换操作构造期间该装置呈现该加载操作构造，如图1B中所示。
在空闲操作构造中，本发明的控制装置中包括的所有构件处于伸展构造；具体地，硅树脂圆顶7升高并且弹性构件4伸展。弹性构件4的伸展在致动构件5和推动元件3之间产生间隙，使得致动构件5和推动元件3如图1A中所示保持间隔开。
由致动构件5和推动元件3施加在硅树脂圆顶7上的重力使得它们将不引起圆顶7塌缩。由于这些原因，空闲操作构造不允许开关6的触头的非故意切换。
根据本发明的控制装置维持在空闲操作构造中直到力被施加在所述推动元件3上或应用到所述推动元件3，具体地直到力被施加到包括本发明的装置的按钮的所述键1。
图4示出与使用简单硅树脂圆顶的现有技术装置的曲线相比的根据本发明的装置的力/位移曲线。
在推动元件3上的力的施加引起该装置在达到切换操作构造之前进入加载操作构造。
在这个切换操作构造中，被施加在推动元件3上的力未被直接传输到致动构件5以压缩硅树脂圆顶7；替代地，该能量由弹性构件4积聚，该弹性构件因此将被压缩。这个行为表现为力/位移曲线图的线性最初部分，该曲线示出与现有技术装置相比减小的斜率。
弹性构件4的所述压缩继续进行直到预定施加的力值被达到。此外，所述施加的力值对应于控制装置的位移，在该位移下，由弹性构件4产生的推动元件3和致动构件5之间的间隙基本上等于零，因为弹性构件4被压缩并且因此减小这推动元件3和致动构件5之间的间隙，如在图1B中通过例子示出的。
在根据本发明的装置的优选实施例中，当该力继续被施加到推动元件3时，被施加的该力直接被传递到与推动元件3接触的致动构件5。直接施加到致动构件5的力转而传输到硅树脂圆顶7，该硅树脂圆顶当施加到圆顶7的力的预定水平被达到时将塌缩，因此引起本发明的装置进入切换操作构造。
在替代实施例中，推动元件3保持在离开致动构件5一定距离处，虽然它仍然允许该力通过弹性构件4传输到致动构件5，以便压缩圆顶7直到该圆顶塌缩。
这个行为在图4中示出的力/位移曲线图中表现为该装置的更大位移，施加的力是相等的，因此改善该装置的感觉。
在所述至少一个圆顶7的塌缩之后，弹性构件4可以向着所述开关6伸展，因此在加载操作构造中时释放积聚的能量。
由圆顶7的塌缩引起的弹性构件4的伸展向着所述致动构件5释放积聚的能量，因此增加致动构件引起硅树脂圆顶7塌缩的速度和致动构件作用在开关6上的速度。
这个行为在力-位移曲线图中表现为硅树脂圆顶7的延时的崩塌点或塌缩点，并且最重要地，表现为从硅树脂圆顶7自身的最大反作用力非常快速地转变到最小反作用力。
通过弹性构件4的伸展释放的能量引起致动构件5受到这种加速以便快速进入切换操作构造，其中圆顶7已经完全塌缩，即使没有推动元件3的任何另外运动。在这个操作构造中，致动构件5已经到达其行程的终点，因此切换开关6，如在图1C中通过例子示出的。当圆顶7与电路8接触时，根据本发明的装置的行程被停止，对应于开关6的换向。
推动元件3的后续另外行程再被弹性构件4吸收，而不损坏开关6或本发明的装置。
在从加载操作构造改变到切换操作构造时的所述加速保证开关6的正确转换，即使开关6的机械特性可能引起开关自身的接触点非常分散。
当不再施加力到推动元件3时，根据本发明的装置由于硅树脂圆顶7的弹性能量而返回到空闲操作构造中。图4中示出的返回曲线示出基本上线性的部分。
由硅树脂圆顶7的返回产生的任何过剩能量被弹性构件4吸收，因此使得力/位移曲线的最后部分是线性的并且避免该装置自身中的任何共振现象，这是由于残余能量被快速地衰减。
在图1A-1C、2和3中示出的优选实施例中，所述致动构件5包括适合于作用在所述至少一个开关6上的至少一个第一接触部分53和适合于撞击两个硅树脂圆顶7的至少一个撞击器部分54。所述两个硅树脂圆顶7被布置成便于在加载操作构造和切换操作构造之间的转变期间平衡致动构件5的运动。
所述装置允许消除关于开关6的切换瞬间的任何不确定性，即使该开关6具有高的固有的切换瞬间或接触点不确定性。
附图标记：
键   1
中心元件   1a
罩   lb
凹部   1c
支撑结构   11
腔   110
轨   111
外部覆盖元件   2
推动元件   3
第一引导件   31
紧固部分   32
撞击器部分   33
弹性构件   4
致动构件   5
第二引导件   50
外壳   51
腔   52
定心构件   521
接触部分   53
撞击器部分   54
开关   6
外部壳体   61
按钮   62
传导性部分   66
硅树脂圆顶   7
硅树脂垫   71
印刷电路板   8
销状件   9
连接器   10
竖直轴线“Z”

Claims (14)

1.一种开关控制装置，所述开关控制装置包括：
至少一个硅树脂圆顶(7)；
至少一个致动构件(5)，所述至少一个致动构件作用在所述至少一个硅树脂圆顶(7)上，用来关闭和选择性地打开至少一个开关(6)的电触头；
所述至少一个致动构件(5)由通过推动元件(3)施加的力移动；
所述开关控制装置的特征在于，在所述推动元件(3)和所述至少一个致动构件(5)之间存在至少一个弹性构件(4)，所述至少一个弹性构件适合于：在所述至少一个硅树脂圆顶(7)被压缩时被所述推动元件(3)压缩，并且在所述至少一个硅树脂圆顶(7)向着所述开关(6)塌缩时伸展。
2.根据权利要求1所述的开关控制装置，其中，所述至少一个弹性构件(4)由硅树脂制成。
3.根据权利要求1所述的开关控制装置，其中，所述至少一个弹性构件(4)是至少一个盘簧。
4.根据权利要求1所述的开关控制装置，其中，所述至少一个弹性构件(4)是至少一个弹性金属梁。
5.根据权利要求1所述的开关控制装置，其中，所述至少一个弹性构件(4)是由塑性材料制成的至少一个弹性梁。
6.根据权利要求2所述的开关控制装置，其特征在于，所述至少一个弹性构件(4)具有圆形形状。
7.根据权利要求2或6所述的开关控制装置，其中，所述至少一个弹性构件(4)被布置在所述致动构件(5)的外壳(51)中。
8.根据权利要求7所述的开关控制装置，其中，所述外壳(51)的截面与所述弹性构件(4)的截面基本上相似。
9.根据权利要求1所述的开关控制装置，其中：
所述推动元件(3)包括第一引导件(31)，所述第一引导件用来沿轨(111)滑动；
所述致动构件(5)包括用来沿所述轨(111)滑动的第二引导件(50)。
10.根据权利要求1所述的开关控制装置，其特征在于，所述开关(6)是包括外部壳体(61)和按钮(62)的分立的电器件。
11.根据权利要求10所述的开关控制装置，其中，所述致动构件(5)包括：至少一个第一接触部分(53)，所述至少一个第一接触部分用来作用在所述至少一个开关(6)上；和至少一个撞击器部分(54)，所述至少一个撞击器部分用来撞击所述至少一个硅树脂圆顶(7)。
12.根据权利要求1所述的开关控制装置，其中，所述弹性构件(4)在所述至少一个硅树脂圆顶(7)塌缩时向着所述开关(6)的伸展动作使得向所述致动构件(5)释放积聚的能量，因此增加所述致动构件作用在所述开关(6)上的速度。
13.根据权利要求1所述的开关控制装置，其特征在于，所述开关(6)与所述开关控制装置成一体，被包含在所述硅树脂圆顶(7)中。
14.一种用于电子电路的按钮，其特征在于，所述按钮包括根据权利要求1所述的开关控制装置。
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