IT201900016256A1 - Interruttore a pulsante per pannelli porta di autoveicoli - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“INTERRUTTORE A PULSANTE PER PANNELLI PORTA DI AUTOVEICOLI”

Campo tecnico

Il campo tecnico di riferimento per la presente invenzione è quello relativo agli interruttori a pulsanti per pannelli porta di autoveicoli. Tuttavia l’applicazione dell’invenzione può essere estesa ad altre posizioni dell’interruttore all’interno del relativo autoveicolo. Inoltre, anche il riferimento al settore automobilistico non è limitativo in senso prettamente esclusivo perché l’interruttore della presente invenzione può trovare applicazione anche in altri settori della tecnica. Il riferimento al settore automobilistico verrà quindi menzionato nel seguito per comodità e perché attualmente corrisponde al settore nel quale la presente invenzione esprime in potenzialità i maggiori vantaggi.

Stato dell’arte

Come è noto, nella moderna industria automobilistica, specialmente nella produzione di veicoli di gamma medioalta, è sempre più avvertita l’esigenza di rendere disponibili all’utente dispositivi di comando (interruttori, selettori e simili) che forniscano una percezione di elevata qualità anche sotto vari profili sensoriali, come quello tattile, uditivo e visivo. Nell’abitacolo di un veicolo, infatti, sono normalmente presenti dispositivi di comando utilizzati direttamente dal conducente o dai passeggeri per l’esecuzione di varie funzioni, che possono comprendere, giusto per citare alcuni esempi, l’azionamento di fari e lampeggiatori, l’accensione e lo spegnimento di luci di cortesia, il controllo di dispositivi di comunicazione e intrattenimento o di climatizzazione e l’impostazione di sistemi di navigazione o l’azionamento di vari dispositivi integrati nei pannelli portiera. La ricerca di qualità nelle sensazioni percepite dall’utenza nell’utilizzo di simili dispositivi di comando è un fattore che guida e determina in misura non trascurabile lo sviluppo delle componentistica del settore automobilistico.

I parametri degli interruttori a pulsante ai quali l’utenza si mostra particolarmente attenta sono la corsa di azionamento, che deve essere ridotta al minimo, la soglia di forza di azionamento, che deve essere ben calibrata, e la silenziosità che viene avvertita come indicatore di qualità del prodotto perché facilita e rende gradevole l’azionamento dei dispositivi di comando. Con silenziosità si intende la riduzione della rumorosità o effetto sonoro che si genera durante l’azionamento e il rilascio dell’interruttore per effetto dell’interazione meccanica di componenti in movimento dell’interruttore. Inoltre, un altro aspetto fondamentale per tali interruttori è la stabilità, ossia il fatto di ridurre al minimo i giochi presenti fra le parti mobili e quelle fisse nonché la capacità di ritornare sempre alla corretta posizione di azionamento senza disallineamenti.

Descrizione dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è quindi fornire un interruttore a pulsante per pannelli porta di autoveicoli che da un lato presenti una corsa ridotta di azionamento e dall’altro lato offra elevate performance in termini di qualità sensoriale tattile (stabilità) e uditiva (silenziosità).

La presente invenzione trova la sua più vantaggiosa applicazione all’interno di una particolare struttura di interruttore, struttura che consente di realizzare una corsa di azionamento molto breve. Tale interruttore a pulsante, con corsa breve, comprende:

- un substrato supportante un circuito elettrico;

- un tappetino in materiale polimerico elastico applicato al substrato;

- un organo interruttore metallico, conformato a cupola collassabile in modo reversibile con azione di scatto e alloggiato fra il tappetino e il substrato;

- un cursore mobile fra una posizione di riposo e una posizione di lavoro e configurato per attuare lo scatto dell’organo interruttore quando il cursore è in posizione di lavoro;

- un dispositivo di precarica configurato per fornire una forza di precarica al cursore verso la posizione di riposo; in cui il cursore è sagomato in forma di un corpo sostanzialmente piatto dal quale sporge un organo attuatore verso il substrato in posizione allineata rispetto all’organo interruttore;

in cui il cursore è incernierato ad una estremità per passare tramite rotazione dalla posizione di riposo in cui è parallelo al substrato alla posizione di lavoro in cui è inclinato verso il substrato e l’organo attuatore attua lo scatto dell’organo interruttore.

Vantaggiosamente tale soluzione con cursore a corpo piatto incernierato consente di ridurre notevolmente l’altezza (lunghezza lungo la direzione di azionamento) dell’interruttore. Tale vincolo è spesso presente proprio delle strutture di pannello di porta degli autoveicoli ed è per questo che l’interruttore della presente invenzione è stato indicato come l’interruttore per (preferibilmente) pannelli porta di autoveicoli. Per corpo piatto si intende un corpo la cui altezza non è la dimensione preminente.

Preferibilmente, l’organo attuatore è disallineato rispetto al dispositivo di precarica. Il disallineamento dell’organo attuatore e del dispositivo di precarica consente di escludere quest’ultimo dalla catena delle tolleranze che deve tenere conto della somma di tutte le tolleranze di processo relative agli elementi che determinano il movimento e l’arresto del cursore. La possibilità di contenere le tolleranze escludendo elementi dalla catena permette di spingere la riduzione della corsa oltre i limiti normalmente raggiungibili. Grazie alla struttura dell’interruttore come descritta è possibile ottenere corse assai ridotte.

Preferibilmente, l’interruttore a pulsante comprende un primo elemento smorzatore, ossia almeno una parte del dispositivo attuatore (la parte che collabora con l’organo interruttore) è realizzata preferibilmente in materiale polimerico elastico (ad esempio gomma siliconica).

Vantaggiosamente, tale realizzazione consente di ridurre la rumorosità presente durante le fase di azionamento dell’interruttore.

Preferibilmente, l’organo interruttore è vincolato al tappetino e non al substrato e il vincolo è tale da consentire micromovimenti di scorrimento dell’organo interruttore. Vantaggiosamente, in questo modo la vita utile dell’interruttore è incrementata perché tali micromovimenti da un lato agiscono in pulizia sul circuito stampato e dall’altra evitano eccessive usure puntuali locali dell’organo interruttore.

Preferibilmente, il cursore a corpo piatto comprende una faccia interna affacciata al substrato e una faccia opposta, in cui tali facce sono di forma rettangolare con rispettivamente due lati lunghi e due lati corti. In tale realizzazione:

- la cerniera di rotazione del cursore è realizzata in corrispondenza di un lato lungo del cursore;

- l’organo attuatore sporge dalla faccia interna del cursore sostanzialmente in corrispondenza del lato lungo (nella mezzeria preferibilmente) opposto del cursore rispetto alla cerniera di rotazione;

- il dispositivo di precarica agisce in corrispondenza di di un lato corto (nella mezzeria preferibilmente) del cursore.

- l’interruttore comprende un pulsante di azionamento del cursore mobile lungo una direzione ortogonale alla facce del cursore, il pulsante essendo collegato ai lati corti (nella mezzeria preferibilmente) del cursore.

Preferibilmente, in tale realizzazione l’asse di rotazione del cursore appartiene al piano definito dalla faccia inferiore del cursore piatto.

Elenco delle figure

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:

- la figura 1 è una vista schematica prospettica di un interruttore a pulsante in accordo con la presente invenzione;

- la figura 2 è una prima vista in sezione dell’interruttore a pulsante di figura 1;

- la figura 3 è una seconda vista in sezione dell’interruttore a pulsante di figura 1;

- la figure 4 e 5 sono viste di componenti dell’interruttore a pulsante di figura 1, con parti rimosse per chiarezza;

- la figura 6 è una vista schematica prospettica dell’interruttore a pulsante di figura 1 con parti rimosse per chiarezza.

Descrizione di una forma di attuazione dell’invenzione In figura 1 è mostrata una vista prospettica di un primo esempio realizzativo di un interruttore a pulsante per pannelli porta di autoveicoli realizzato in accordo alla presente invenzione. In particolare in figura 1 è visibile un coperchio o pulsante di azionamento 18 in forma di parallelepipedo con faccia esterna di azionamento 18‘ di forma rettangolare. I riferimenti L e l in figura 1 indicano rispettivamente il lato lungo e il lato corto di tale faccia di azionamento 18‘. Tale geometria è spesso richiesta negli interruttori per pannelli di porte di autoveicoli. Il coperchio di azionamento 18 è mobile rispetto ad un involucro 5 fisso (ossia fissato ad una struttura fissa 5’ del pannello porta dell’autoveicolo). L’asse A di figura 1 indica la direzione di azionamento dell’interruttore 1 ossia la direzione ortogonale alla faccia 18’ lungo la quale il coperchio di azionamento 18 è mobile rispetto all’involucro 5. Come noto, interruttori di questo tipo comprendono dispositivi di precarica 10 (un esempio sarà descritto nel seguito) per forzare il coperchio 18 verso l’esterno dell’involucro 5. Per azionare l’interruttore 1 l’utente deve premere il pulsate 18 lungo la direzione A verso l’involucro 5. L’involucro 5 è configurato per guidare il pulsate 18. In questo esempio il pulsate 18 comprende due bracci 40 che sporgono dai lati corti l verso l’interno dell’involucro 5 in corrispondenza di relativi binari verticali 40’. Le figure 2 e 3 mostrano sezioni dell’interruttore di figura 1 rispettivamente lungo piani ortogonali alla faccia 18’ e paralleli sia al lato corto l sia lato lungo L del pulsate 18. Come visibile in queste figure, l’interruttore 1 comprende un substrato 2, su cui è realizzato un circuito stampato 3 (visibile solo in parte in figura 4), un tappetino 4, un cursore 7, un organo interruttore 8 metallico e un dispositivo di precarica 10. L’involucro o supporto 5 menzionato in precedenza e il cursore 7 sono solitamente realizzati in materiale plastico. Il substrato 2 è una scheda per circuiti stampati e il relativo circuito stampato può essere realizzato su una o entrambe le facce del substrato 2. Nelle realizzazioni mostrate nelle figure, (si vedano anche i dettagli della figura 4), il circuito stampato 3 presenta un primo terminale di interruttore 11 e un secondo terminale di interruttore 12 su una prima faccia o faccia interna 2a del substrato 2 e si estende in parte su una seconda faccia o faccia esterna opposta del substrato 2. Il tappetino 4 (noto nel settore con il termine inglese “pad”) è realizzato in un materiale polimerico elastico, ad esempio gomma siliconica, ed è vincolato alla faccia interna 2a del substrato 2, ad esempio mediante uno strato adesivo non mostrato. L’involucro 5 è accoppiato al substrato 2 e alloggia in modo mobile il cursore 7. Più in dettaglio, l’involucro 5 e definisce una sede di movimento (rotazione secondo la presente invenzione) per il cursore 7 quandp azionato dal pulsante 18. Per effetto dell’azionamento del pulsante 18 il cursore 7 è mobile ossia compie una corsa (“stroke”) verso il substrato 2 fra una posizione di riposo e una di azionamento dell’interruttore. Il cursore 7 è provvisto di un organo attuatore 20 che nell’esempio mostrato consiste in una porzione di forma cilindrica del cursore 7 sporgente verso il substrato 2 parallelamente alla direzione di attuazione A. Tale organo attuatore 20 è configurato per attuare l’organo interruttore 8 come descritto più avanti. L’organo interruttore 8 è alloggiato fra il tappetino 4 e il substrato 2 in corrispondenza del circuito stampato 3. In particolare, come visibile in figura 4, l’organo interruttore 8 comprende dei piedini 31 che sporgono sostanzialmente ortogonalmente rispetto al substrato 2 verso il tappetino 4 nel quale infatti sono alloggiate in apposite sedi. Preferibilmente l’accoppiamento fra i piedini 31 e le relative sedi è configurato in modo tale da consentire micromovimenti relativi fra l’organo interruttore 8 e il tappetino 4. Essendo il tappetino 4 vincolato al substrato 2, l’organo interruttore 8 può effettuare micromovimenti di scorrimento rispetto al substrato 2. Tali micromovimenti sono estremamente vantaggiosi perché permettono di allungare la vita utile dell’interruttore per due motivi: il primo è che ad effetto dei micromovimenti i punti di contatto fra l’organo interruttore 8 e il circuito 3 del substrato 2 non sono sempre il medesimi con conseguente minore usura locale; il secondo è che i micromovimenti (paralleli al piano definito dalla faccia 2a del substrato 2) provvedono a mantenere pulita la zona di accoppiamento fra l’organo interruttore 8 e il circuito 3 del substrato 2. Tali micromovimenti sono stati schematizzati in figura 5 con le frecce F. Come visibile in figura 4, l’organo interruttore 8 è sagomato a cupola metallica (“metal dome”) e, quando alloggiata in corrispondenza del circuito 3 fra il substrato 2 e il tappetino, è configurata per collassare in modo reversibile con azione di scatto (“snap action”) sotto l’applicazione di una forza superiore a una forza di soglia di scatto (“snap force threshold”) diretta verso il substrato 2. Quando la forza viene rimossa, la forma dell’organo interruttore 8 è tale per cui automaticamente ritorna nella configurazione iniziale di riposo. Come noto, in configurazione collassata il circuito viene chiuso e il comando associato all’interruttore viene eseguito. In condizione non collassata il circuito è aperto. Come mostrato in figura 3, l’organo interruttore 8 ha una porzione periferica 33, che funge da base per la porzione di cupola 34 e che è in contatto con il primo terminale 11 del circuito stampato 3. Nella configurazione non collassata, la porzione centrale 34 della cupola dell’organo interruttore 8 resta separata dal secondo terminale 12 del circuito stampato 3. Nella configurazione collassata, che avviene per effetto del superamento della soglia di forza di scatto agente sulla cupola stessa, la porzione centrale dell’organo interruttore 8 entra in contatto con il secondo terminale 12 chiudendo il circuito. L’organo interruttore definisce perciò un interruttore normalmente aperto. Come visibile nella figura 4 la cupola presenta quattro aperture 35 o finestre passanti in modo tale che la porzione centrale di cupola 34 sia un’isola che è collegata alla periferia 33 o base con quattro raggi 36 di collegamento. Dai test effettuati dalla richiedente è emerso che tale particolare forma dell’organo interruttore 8, e in dettaglio la presenza delle aperture o finestre, riduce la rumorosità che si genera allo scatto della cupola stessa. Inoltre, tali aperture avranno un’ulteriore funzione che sarà descritta nel seguito. Naturalmente, il tappetino 4 presenta una finestra 22 in corrispondenza dell’organo interruttore 8 e che alloggia almeno parte dell’estremità libera dell’organo attuatore 20. Quando il cursore 7 viene azionato (ossia quando il pulsante 18 viene premuto lungo a direzione A), l’organo attuatore 20 aziona l’organo interruttore 8 e, in seguito a ulteriore pressione, comanda la deformazione della cupola dell’organo interruttore 8 fino a causare una transizione dalla configurazione di riposo (circuito aperto) alla configurazione collassata (circuito chiuso). Quando cessa l’azione del cursore 7 contro la cupola, l’organo interruttore 8 ritorna spontaneamente nella configurazione di riposo. In tale configurazione di riposo può essere separato dall’organo interruttore 8 oppure in contatto senza tuttavia premervi contro. Un dispositivo di precarica 10 è visibile in figura 3 ed è configurato per fornire una forza di precarica al cursore 7 lungo la direzione di attuazione A verso la posizione di riposo. Una porzione del cursore 7 è accoppiata (in contatto nell’esempio descritto) con il dispositivo di precarica 10, il quale è disallineato rispetto all’organo attuatore 20, ossia sono in posizioni differenti rispetto al cursore 7. Quindi, l’organo interruttore 8 e il dispositivo di precarica 10 sono non sovrapposti lungo la direzione di attuazione D. Nell’esempio mostrato il dispositivo di precarica 10 è integrato nel tappetino 4 e comprende un elemento di pressione 25 e una membrana di precarica 27 collegante l’elemento di pressione 25 a una porzione di supporto di precarica 28 del tappetino 4. La membrana di precarica 27 definisce una molla di contrasto configurata per fornire una forza di precarica in risposta a deformazioni nella direzione di attuazione D. In pratica, nella posizione di riposo la distanza fra cursore 7 e tappetino è tale che la membrana di precarica risulta deformata e quindi il dispositivo di precarica 10 mantiene il cursore nella posizione di riposo in assenza di pressione esterna sul cursore 7.

Sebbene non mostrato, il cursore 7 può essere un corpo realizzato per stampaggio di bi-materiale. In particolare il cursore 7 in plastica può essere provvisto di un rivestimento in materiale polimerico elastico, ad esempio gomma siliconica, che ricopre l’organo attuatore 20. Tale rivestimento può anche estendersi fino alla faccia opposta del cursore fino a ricoprire le porzioni di contatto del cursore 7 con il supporto 5 in condizione di riposo. Secondo tale realizzazione, la gomma che ricopre l’organo attuatore funge elemento smorzatore che riduce l’effetto sonoro generato dalla cooperazione dell’attuatore 20 con la cupola 8. La gomma che ricopre le porzioni opposte del cursore funge da elemento smorzatore che riduce l’effetto sonoro generato dalla cooperazione con il supporto 5. Quindi viene in questo caso vantaggiosamente smorzato il rumore sia nell’attuazione della corsa di azionamento sia nell’attuazione della corsa di riposo del cursore 7. Sempre secondo un esempio non mostrato, in corrispondenza dell’estremità di azionamento dell’attuatore 20 il rivestimento in gomma può comprendere quattro sporgenze localizzate che, a cupola 8 installata, si trovano allineate alla finestre 35. Secondo questa soluzione, durante l’azionamento prima del collasso della cupola le quattro sporgenze localizzate 41 entrano in contatto con il substrato 2 smorzando così ulteriormente il rumore collegato al collasso della cupola.

La figura 6, unitamente alle figure 2 e 3, permette di apprezzare la forma innovativa del cursore 7 e i relativi movimenti. In particolare, secondo l’invenzione il cursore 7 è sagomato in forma di un corpo sostanzialmente piatto avente una faccia superiore 7’ affacciata alla faccia interna del coperchio 18 e una faccia inferiore 7” affacciata al substrato 2. Il cursore 7 è incernierato ad una estremità per passare tramite rotazione R attorno ad un asse ortogonale alla direzione A dalla posizione di riposo in cui è parallelo al substrato alla posizione di lavoro in cui è inclinato (ossia la porzione opposta al perno è inclinata) verso il substrato 2 in modo tale che l’organo attuatore 20 attui lo scatto dell’organo interruttore 8. Quindi l’attuatore 20 sporge dalla faccia 7” cursore 7in posizione opposta rispetto al perno di rotazione R. In modo analogo al coperchio 18, anche il cursore 7 di questo esempio è di forma a parallelepipedo con facce 7’ e 7” comprendenti lati lunghi L’ e lati corti l’. Nell’esempio mostrato il perno di rotazione R e l’organo attuatore 20 sono in posizione opposta in corrispondenza dei due lati lunghi L’. L’organo attuatore 20 è inoltre sostanzialmente nella mezzeria del relativo lato lungo L’ della faccia interna 7” del cursore 7. Il dispositivo di precarica 10 agisce invece contro la mezzeria di un lato corto l’ della faccia interna 7” del cursore 7. Il coperchio 18 è collegato al cursore 7 per mezzo dei bracci 40 citati in precedenza. In particolare tali bracci 40 sporgenti dal coperchio 18 sono collegati al cursore 7 in corrispondenza delle mezzerie dei lati corti l’ del cursore 7 medesimo. Agendo sul coperchio 18 lungo la direzione A tali bracci si abbassano e forzano (per effetto leva) la rotazione del cursore 7 attorno all’asse di rotazione R così da avvicinare progressivamente l’attuatore 20 (in corrispondenza del lato lungo opposto del cursore 7) all’organo interruttore 8 a cupola. In tale esempio (come anche in generale non solo per questo esempio) l’asse di rotazione R appartiene al piano definito dalla faccia inferiore 7” del cursore 7.

Risulta infine evidente che all’interruttore a pulsante descritto possono essere apportate modifiche e varianti, senza uscire dall’ambito della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un interruttore a pulsante per pannelli porta di autoveicoli, l’interruttore a pulsante (1) comprendendo: - un substrato (2) supportante un circuito elettrico (3); - un tappetino (4) in materiale polimerico elastico applicato al substrato (2); - un organo interruttore (8) metallico, conformato a cupola collassabile in modo reversibile con azione di scatto e alloggiato fra il tappetino (4) e il substrato (2); - un cursore (7) mobile fra una posizione di riposo e una posizione di lavoro e configurato per attuare lo scatto dell’organo interruttore (8) quando il cursore (7) è in posizione di lavoro; - un dispositivo di precarica (10) configurato per fornire una forza di precarica al cursore (7) verso la posizione di riposo; in cui il cursore (7) è sagomato in forma di un corpo sostanzialmente piatto dal quale sporge un organo attuatore (20) verso il substrato (2) in posizione allineata rispetto all’organo interruttore (8); in cui il cursore (7) è incernierato ad una estremità per passare tramite rotazione (R) dalla posizione di riposo in cui è parallelo al substrato (2) alla posizione di lavoro in cui è inclinato verso il substrato (2) e l’organo attuatore (20) attua lo scatto dell’organo interruttore (8).
2. 2. Interruttore come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui l’organo attuatore (20) è e disallineato rispetto al dispositivo di precarica (10).
3. 3. Interruttore come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il cursore (7) comprende una faccia interna (7”) affacciata al substrato e una faccia opposta (7’), le facce (7’, 7”) essendo di forma rettangolare con rispettivamente due lati lunghi (L’) e due lati corti (l’).
4. 4. Interruttore come rivendicato nella rivendicazione 3, in cui la cerniera di rotazione (R) del cursore (7) è realizzata in corrispondenza di un lato lungo (L’) del cursore (7).
5. 5. Interruttore come rivendicato nella rivendicazione 4, in cui l’organo attuatore (20) sporge dalla faccia interna (7”) del cursore (7) sostanzialmente in corrispondenza del lato lungo (L’) opposto del cursore (7) rispetto alla cerniera di rotazione (R).
6. 6. Interruttore come rivendicato nella rivendicazione 5, in cui l’organo attuatore (20) è sostanzialmente in corrispondenza della mezzeria del relativo lato lungo (L’) del cursore (7).
7. 7. Interruttore come rivendicato nella rivendicazione 6, in cui il dispositivo di precarica (10) agisce in corrispondenza di un lato corto (l’) del cursore (7).
8. 8. Interruttore come rivendicato nella rivendicazione 7, in cui è previsto un involucro (5) alloggiante il cursore (7) e un pulsante (18) mobile rispetto all’involucro (5) di azionamento del cursore (7); il pulsante (18) essendo collegato al cursore (7) in corrispondenza dei lati corti (l’) del cursore (7).
9. 9. Interruttore come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, almeno l’organo attuatore (20) del cursore è realizzato in parte o di rivestimento in materiale polimerico elastico per rivestirne almeno la porzione che collabora con l’organo interruttore (8).
10. 10. Interruttore come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’organo l’interruttore (8) è vincolato al tappetino (4) in modo tale da consentire micro movimenti dell’organo interruttore (8) rispetto al substrato (2).